(57)【要約】簡易な送液システムを備える反応装置を提供する。液体を媒体とする反応のための反応装置を、前記液体の流路系１０と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系１０内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部２０と、１又は２以上の前記通気部２０の一部から少なくとも前記流路系１０内のガスを吸引して流路系１０内に差圧を形成して前記液体を送液する送液手段４０と、を備えるように構成する。この反応装置によれば、流路系１０において吸引による差圧を形成することで送液することにより、送液位置の正確な制御を簡易な構成で実現することができる。
2007122785.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を媒体とする反応のための反応装置であって、
前記液体の流路系と、
前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、
１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成して前記液体を送液する送液手段と、
を備える、反応装置。
【請求項２】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を有する、請求項１に記載の反応装置。
【請求項３】
前記送液手段は、前記吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に有する、請求項２に記載の反応装置。
【請求項４】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部を備える、請求項１〜３のいずれかに記載の反応装置。
【請求項５】
前記送液手段は、前記シール部を前記流路系に対して相対移動可能に有する、請求項４に記載の反応装置。
【請求項６】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能とする吸引部と、前記流路系の管壁に配置される１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部とを備える１又は２以上の送液ユニットを有する、請求項１〜５のいずれかに記載の反応装置。
【請求項７】
前記送液ユニットを前記流路系に沿って相対移動可能に有する、請求項６に記載の反応装置。
【請求項８】
前記流路系内のガスを吸引する部位を選択することで前記液体の到達位置を制御する送液制御手段を備える、請求項１〜７のいずれかに記載の反応装置。
【請求項９】
前記通気部は、前記流路系を送液される前記液体が到達部位に到達すると当該液体により速やかにガスの流通が遮断されるように配置されている、請求項８に記載の反応装置。
【請求項１０】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に備え、前記送液制御手段は、前記吸引部の位置制御を行うことで前記液体の到達位置を制御する手段である、請求項８又は９に記載の反応装置。
【請求項１１】
前記流路内のガスが吸引された１又は２以上の前記通気部における吸引圧の低下を検出可能な吸引圧低下検出手段を備え、
前記送液制御手段は、吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記送液手段による前記通気部からの前記流路系内のガス吸引を停止するよう制御する手段である、請求項８〜１０のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１２】
前記送液制御手段は、前記吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記反応装置における反応の後段側にある前記通気部から前記流路系内のガスを吸引開始するよう制御する手段である、請求項１１に記載の反応装置。
【請求項１３】
１又は２以上の前記通気部は、前記流路系の一側に配置されている、請求項１〜１２のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１４】
１又は２以上の前記通気部は、前記流路系における前記液体の送液方向に沿って複数個独立して備えられている、請求項１〜１３のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１５】
１又は２以上の前記通気部は、前記流路系を構成する管路の管壁に開口する開口部に配置された通気性材料により形成されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１６】
１又は２以上の前記通気部は、前記流路系の所定の送液範囲にわたって配置された前記通気性材料により形成されている、請求項１〜１５のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１７】
前記流路系を平板状体上に備える、請求項１〜１６のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１８】
前記通気性材料は疎水性材料である、請求項１〜１７のいずれかに記載の反応装置。
【請求項１９】
前記液体を媒体とする反応は、タンパク質、ペプチド及び核酸のいずれかを含む反応である、請求項１〜１８のいずれかに記載の反応装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれかに記載の液体を媒体とする反応の反応装置の反応モジュールであって、
前記液体の流路系と、
前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、
を備える、反応モジュール。
【請求項２１】
前記開口部は前記凹状部に沿って連続に又は不連続に形成され、前記通気性材料は、１又は２以上の膜状体である、請求項２０に記載の反応モジュール。
【請求項２２】
液体を媒体とする反応のための反応装置の送液装置であって、
前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、を備える反応モジュールを交換可能に装着する反応モジュール装着部と、
１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成して前記液体を送液する送液手段と、前記流路系内のガスを吸引する前記通気部を選択することで前記液体の到達位置を制御する送液制御手段を備える、送液装置。
【請求項２３】
前記通気部は、前記流路系を送液される前記液体が到達部位に到達すると当該液体により速やかにガスの流通が遮断されるように配置されている、請求項２２に記載の送液装置。
【請求項２４】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に備え、前記送液制御手段は、前記吸引部の位置制御を行うことで前記液体の到達位置を制御する手段である、請求項２２又は２３に記載の送液装置。
【請求項２５】
前記流路内のガスが吸引された１又は２以上の前記通気部における吸引圧の低下を検出可能な吸引圧低下検出手段を備え、
前記送液制御手段は、吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記送液手段による前記通気部からの前記流路系内のガス吸引を停止するよう制御する手段である、請求項２２〜２４のいずれかに記載の送液装置。
【請求項２６】
前記送液制御手段は、前記吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記反応装置における反応の次段側にある前記通気部から前記流路系内のガスを吸引開始するよう制御する手段である、請求項２５に記載の送液装置。
【請求項２７】
液体を媒体とする反応のための請求項１〜１９のいずれかに記載の反応装置用反応モジュールの製造方法であって、
前記液体の流路系を構成する凹状部と該凹状部と外部とを連通する開口部とを備える平板状体を準備する工程と、
前記液体に対して撥液性を有する通気性材料を、前記平板状体の前記凹部の前記開口部を閉鎖するように付与する工程と、
を備える、製造方法。
【請求項２８】
液体を媒体とする反応による分析方法であって、
請求項１〜１９のいずれかに記載の反応装置を用いて分析のための反応を実施する工程を備える、分析方法。
【請求項２９】
前記送液手段を用いて、前記流路系内のガスを吸引することにより、前記流路系内の液体を蒸発又は濃縮する、請求項１〜１９のいずれかに記載の反応装置。
【請求項３０】
液体を蒸発又は濃縮するための装置であって、
前記液体の流路系と、
前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、
１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成する吸引手段と、
を備える、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を媒体とする反応のための反応装置、該反応装置用反応モジュール、該反応装置用送液装置等に関し、詳しくは、平板上でマイクロリットルレベルの液体を媒体とする反応を行う反応装置、該反応装置用反応モジュール及び該反応装置用送液装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、基板等の微細加工技術や表面処理技術が発展した結果、基板上において液体を送液し、分離し、混合し、反応させたりすることができる、μＴＡＳ、ラボオンチップ、マイクロ化学チップなどの各種反応デバイスの開発が行われるようになってきている。こうしたデバイスとして、例えば、気体は透過するが液体は透過しない疎水性膜を液体リザーバーなどにおいて外部への開口部に備えるものが知られている（国際公開ＷＯ０１／０１３１２７号パンフレット）。このデバイスでは、疎水性膜を有するリザーバーの上流側を加圧して疎水性膜を空気排出孔（ベント）として用いることで、リザーバーへの流体の流入等を制御することができるようになっている。
【発明の開示】
【０００３】
しかしながら、上記先行技術においては、リザーバーの疎水性膜毎に設けたカップラーを介したポンプの制御及びバルブの開閉により送液や貯留を制御していた。このため、送液のための機構が増加し複雑化してしまっていた。また、液体を空気等を媒体として送液する場合、液体の到達位置の制御が困難であるため、光学的あるいは電気的な液位置の検出を要し、液体の液位置検出機構を液体の送液経路路の所定部位や貯留部位毎に液位置検出機構を設ける必要があった。
【０００４】
さらに、上記先行技術を用いて多段階の反応や精度の要求される反応を行うには、多段でかつ複雑なポンプ、バルブ及び位置検出のための機構が必要となるとともに、送液制御も複雑化してしまうことになる。したがって、結果として自動化も困難となり、ヒューマンエラーやコンタミネーション等が発生する余地が生じやすくなる。また、こうした送液システムを含む反応装置自体が大型化してしまうことになる。さらにこうした問題は、近年要請の大きい医療現場における迅速診断用途へのマイクロデバイスへの適用を困難にしている。
【０００５】
そこで、本発明は、簡易な送液システムを備える反応装置、該反応装置用モジュール及びその製造方法、該反応装置用送液装置、並びに該反応装置を利用した分析方法を提供することを一つの目的とする。また、本発明は、自動化が容易な送液システムを備える反応装置、該反応装置用モジュール及びその製造方法、該反応装置用送液装置、並びに該反応装置を利用した分析方法を提供することを一つの目的とする。さらに、本発明は、小型化が容易な送液システムを備える該反応装置用モジュール及びその製造方法、該反応装置用送液装置、並びに該反応装置を利用した分析方法を提供することを一つの目的とする。さらに、本発明は、液体の蒸発・濃縮装置を備える反応装置、液体の蒸発・濃縮装置及び液体の蒸発・濃縮方法を提供することを他の一つの目的とする。
【０００６】
本発明者らは、液体を媒体とする反応のための反応装置における送液システムの簡素化について検討した結果、液体の送液及び送液位置を制御するために、使用する液体に対する撥液性を備える通気性材料を流路系の液体の移送、分離、混合、貯留、反応及び検出など液体の送液位置（液体を到達させようとする位置）に備えさせて、当該材料を介した流路系内のガスの吸引により流路系内に差圧を形成することで、流路系内での液体の送液と送液位置の制御とを同時にしかも簡易に実現できることを見出し、本発明を完成した。また、この送液装置は、液体の蒸発・濃縮装置にも用いることができることを見出し、本発明の発明を完成した。本発明によれば、以下の手段が提供される。
【０００７】
本発明によれば、液体を媒体とする反応のための反応装置であって、前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成して前記液体を送液する送液手段と、を備える、反応装置が提供される。
【０００８】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を有するものであってもよいし、前記吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に有するものであってもよい。また、前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部を備えることもできるし、前記シール部を前記流路系に対して相対移動可能に有することもできる。
【０００９】
前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能とする吸引部と、前記流路系の管壁に配置される１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部とを備える１又は２以上の送液ユニットを有することもできる。そして、前記送液ユニットを前記流路系に沿って相対移動可能に有することができる。
【００１０】
液体の到達位置を制御する送液制御手段を備えることができる。こうした反応装置においては、前記通気部は、前記流路系を送液される前記液体が到達部位に到達すると当該液体により速やかにガスの流通が遮断されるように配置されていてもよい。また、前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に備え、前記送液制御手段は、前記吸引部の位置制御を行うことで前記液体の到達位置を制御する手段とすることができる。さらに、こうした反応装置においては、前記流路内のガスが吸引された１又は２以上の前記通気部における吸引圧の低下を検出可能な吸引圧低下検出手段を備え、前記送液制御手段は、吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記送液手段による前記通気部からの前記流路系内のガス吸引を停止するよう制御する手段を備えることもできる。また、前記送液制御手段は、前記吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記反応装置における反応の次段側にある前記通気部から前記流路系内のガスを吸引開始するよう制御する手段とすることができる。
【００１１】
本発明の反応装置は、１若しくは２以上の前記通気部又は全ての通気部は、前記流路系の一側に配置されるように構成されていてもよい。また、１又は２以上の前記通気部は、前記流路系における前記液体の送液方向に沿って複数個独立して備えられていてもよい。さらに、１又は２以上の前記通気部は、前記流路系を構成する管路の管壁に開口する開口部に配置された通気性材料により形成されていてもよい。さらにまた、１又は２以上の前記通気部は、前記流路系の所定の送液範囲にわたって配置された前記通気性材料により形成されていてもよい。
【００１２】
本発明の反応装置は、前記流路系を平板状体上に備えることができる。前記通気性材料は疎水性材料であってもよい。また、前記液体を媒体とする反応は、タンパク質、ペプチド及び核酸のいずれかを含む反応とすることができる。
【００１３】
本発明によれば、上記いずれかの液体を媒体とする反応の反応装置の反応モジュールであって、前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、を備える、反応モジュールが提供される。本発明の反応モジュールにおいては、前記開口部は前記凹状部に沿って連続に又は不連続に形成され、前記通気性材料は、１又は２以上の膜状体とすることができる。
【００１４】
本発明によれば、液体を媒体とする反応のための反応装置の送液装置であって、前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、を備える反応モジュールを交換可能に装着する反応モジュール装着部と、１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成して前記液体を送液する送液手段と、前記流路系内のガスを吸引する前記通気部を選択することで前記液体の到達位置を制御する送液制御手段を備える、送液装置が提供される。
【００１５】
本発明の送液装置においては、前記通気部は、前記流路系を送液される前記液体が到達部位に到達すると当該液体により速やかにガスの流通が遮断されるように配置されていてもよい。また、前記送液手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に備え、前記送液制御手段は、前記吸引部の位置制御を行うことで前記液体の到達位置を制御する手段とすることができる。
【００１６】
また、本発明の送液装置においては、前記流路内のガスが吸引された１又は２以上の前記通気部における吸引圧の低下を検出可能な吸引圧低下検出手段を備え、前記送液制御手段は、吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記送液手段による前記通気部からの前記流路系内のガス吸引を停止するよう制御する手段とすることができる。さらに、前記送液制御手段は、前記吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記反応装置における反応の次段側にある前記通気部から前記流路系内のガスを吸引開始するよう制御する手段とすることができる。
【００１７】
本発明によれば、液体を媒体とする反応のための上記いずれかの反応装置用反応モジュールの製造方法であって、前記液体の流路系を構成する凹状部と該凹状部と外部とを連通する開口部とを備える平板状体を準備する工程と、前記液体に対して撥液性を有する通気性材料を、前記平板状体の前記凹部の前記開口部を閉鎖するように付与する工程と、を備える、製造方法が提供される。
【００１８】
本発明によれば、液体を媒体とする反応による分析方法であって、上記いずれかの反応装置を用いて分析のための反応を実施する工程を備える、分析方法も提供される。
【００１９】
さらに、本発明によれば、前記送液手段を用いて、前記流路系内のガスを吸引することにより、前記流路系内の液体を蒸発又は濃縮する、上記いずれかに記載の反応装置も提供される。また、本発明によれば、液体を蒸発又は濃縮するための装置であって、前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成する吸引手段と、を備える、装置も提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１Ａ】第１の実施形態の反応装置の平面形態を示す図である。
【図１Ｂ】第１の実施形態の反応装置の通気部２０Ａ近傍の断面図を示す図である。
【図２】第１の実施形態の反応装置における断面構造を示し、通気部及び送液手段の一例を示す図である。
【図３】第１の実施形態の反応装置における断面構造の他の一例を示し、通気部及び送液手段等の他の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態の反応装置における断面構造の他の一例を示し、通気部及び送液手段等の他の一例を示す図である。
【図５】第１の実施形態の反応装置における断面構造の他の一例を示し、通気部及び送液手段等の他の一例を示す図である。
【図６】第２の実施形態の反応装置における断面構造の一例を示し、通気部及び送液手段等の一例を示す図である。
【図７Ａ】第２の実施形態の反応装置における断面構造の他の一例を示し、通気部及び送液手段等の一例を示す図である。
【図７Ｂ】第２の実施形態の反応装置における断面構造の他の一例を示し、通気部及び送液手段等の一例を示す図である。
【図８】吸引による送液と加圧による送液との相違を示す図。
【図９】第３の実施形態の反応装置の概略を示す図である。
【図１０】第３の実施形態の他の反応装置の概略を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の反応装置は、液体を媒体とする反応のための反応装置であって、前記液体の流路系と、前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成して前記液体を送液する手段と、を備えることができる。【００２２】
本発明の反応装置によれば、液体に対して撥液性を有する通気性材料を介して流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部を流路系に設けて、この通気部を介して流路系内のガスを吸引することで、当該通気部にまで液体を到達させるよう送液することができる。また、通気部への液体の到達により通気部が遮断されることにより差圧が解消されて送液が停止される。すなわち、本発明の反応装置によれば、流路系において吸引によって差圧を形成することにより送液することとしたため、送液位置の正確な制御を簡易な構成で実現することができる。【００２３】
また、本発明の反応装置は、ガスを吸引した通気部への液体の到達を通気部の遮断により検出できるため、送液制部位と液体位置制御部位とを流路系の液体を到達させようとする箇所に集約することができる。したがって、送液の自動化が容易な送液システムが提供される。さらに、本発明の反応装置は、簡易な構成により送液と送液制御が可能であるため、装置の小型化が可能となる。特に、送液手段を流路系に対して相対移動可能に設けることで多数の送液手段を要することもなく複数箇所における送液制御を可能とすることで送液システムを簡素化・小型化することができる。【００２４】
以下、本発明の反応装置、反応モジュール、送液装置等について、図１〜図５及び図８を適宜参照しながら説明する。図１Ａには、本発明の反応装置の平面形態及び概略を示し、図１Ｂには図１Ａの通気部２０Ａ近傍の断面構造を示し、図２〜図５には、本発明の反応装置における通気部及び送液手段の各種形態について示す。なお、これらの図に示す反応装置２等は、本発明の理解を容易にするための一例であって、本発明を限定するものではない。【００２５】
（第１の実施形態）
（反応装置）
図１Ａに示すように、本発明の反応装置２は、液体を媒体とする反応を実施するための装置である。液体を媒体とする反応としては、液相反応のほか、固相−液相反応、気相−液相反応等に適用することができる。また、本発明において反応とは、合成や分解等の一般的な化学反応や電気化学反応のほか、水素結合、疎水結合、双極子相互作用、ファンデルワールス力等の各種分子間相互作用の発現あるいは変化を包含している。したがって、反応とは、例えば、抗原抗体反応、酵素反応、核酸ハイブリダイゼーション、などの生化学的な反応も包含するほか、溶解、希釈、濃縮、混合、分離、抽出、洗浄、吸着、脱離、乾燥、加熱、冷却、各種電子線等の照射、超音波処理、電気的処理、及び検出などの各種処理操作を包含している。【００２６】
これらの反応に関わる成分としては、化合物のほか、細胞を含むことができる。化合物としては、ＤＮＡ、ＲＮＡ、ＤＮＡ／ＲＮＡキメラ又はこれらの誘導体を含む核酸、タンパク質、糖類及び細胞などを含むことができる。核酸やタンパク質等は、予め蛍光色素などにより標識されたものであってもよい。また、タンパク質としては、酵素、抗体、抗原、リガンド及びレセプター並びにペプチド等が挙げられる。なお、反応成分が細胞の場合には、細胞と細胞との間における相互作用の発現及び変化や細胞培養や細胞破壊（あるいはそれに伴う抽出）、細胞分離なども反応に包含される。なお、ここでいう細胞には、微生物（細菌、カビ、ウイルス等）、動植物細胞及び組織も包含される。【００２７】
反応成分は、反応装置２の外部から供給されてもよいし、２以上の反応成分による反応の場合には、反応成分の一部（例えば、一つの反応を生じる一方の成分）のみを反応装置２の外部から供給するようにし、他の一部（例えば、前記一つの反応の他方側の成分）を予め流路系内に準備しておくこともできる。流路系内に準備する反応成分は、流路系に直接固定されるなどして準備されるものであってもよいし、流路系の所定部位に脱離あるいは装着可能なカートリッジとして装着されるものであってもよい。このように流路系に予め準備されることのある反応成分としては、反応装置で実施しようとする反応によって異なるが、例えば、抗原及び／又は抗体、酵素及び／又は基質、核酸プローブ、標識物質及び各種試薬類（呈色試薬、反応試薬など）が挙げられる。【００２８】
また、反応には、こうした反応主体のほか、反応の場にもなりうる担体、フィルター、触媒など補助材料が関わっていてもよい。こうした反応の補助材料は、媒体となる液体に含まれていてもよいし、流路系の一部に固定されるなどして流路系に準備しておくことができる。【００２９】
（液体）
本発明において反応の媒体となる液体とは、特に限定しない。水のほか、各種有機溶媒、これらの混合液を包含する。これらの液体には、緩衝液等のように塩などの媒体の一部としての溶質を含むこともできる。本発明の反応装置において、抗原抗体反応、酵素反応及び核酸ハイブリダイゼーション並びに細胞に関する反応を実施する場合、液体は、水を含む水性の液体であることが多い。【００３０】
（流路系）
本発明の反応装置２は、液体の流路系１０を備えることができる。流路系１０は、上記反応が行われる部位、上記反応のために液体が送液、供給、貯留、注入等される部位を含んでいる。本発明の反応装置２は、こうした流路系１０を適当な固相基材４においてチャネルやチェンバーとして備えることができる。例えば、液体を送液する送液系は、チャネルとして備えられることが多く、核酸ハイブリダイゼーションなどを行う反応部はチャネルやチェンバーとして備えられることが多い。図１Ａに示す反応装置２では、チェンバーＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅがチャンネルにより連絡されて形成されている。【００３１】
こうしたチャネルやチェンバーの大きさは特に限定されないが、チャネルは数μｍ〜数ｍｍ程度の幅を有し、チャネル及びチェンバーの深さは数μm〜数ｍｍ程度とすることができる。また、反応を行ったり液量を定量したりするチャンネルやチェンバーは、反応のための液量や定量のための液量に応じた容積とすることができる。【００３２】
流路系１０を備える固相基材４としては、平板状体としてもよいし、立方体や直方体あるいは不定形状の三次元形状体とすることもできる。流路系をおおよそ同一平面に配するときには、平板状体とすることが好ましいが、流路系に高低差を形成するときには、少なくとも高位部において厚みのある三次元形状体とすることができる。また、同一平面上の流路系を２層以上積層する場合にも厚みのある三次元形状体とすることができる。【００３３】
固相基材４は、図２等に示すように２層以上の積層体とすることができる。例えば、流路系１０の底部を構成する第１の層４ａと流路系のパターンを構成する第２の層４ｂと流路系１０の天井部を構成する第３の層４ｃを備えることでもきる。この場合、第２の層は流路系１０を構成するために、チャネルやチェンバー等に相当するパターンを貫通部として備えることができる。積層体に各層４ａ、４ｂ、４ｃは、接着や熱圧着などの方法によるほか、機械的な圧締によっても固着することができる。【００３４】
このような固相基材４は、特に限定しないで、１種又は２種以上の材料を組み合わせて用いることができる。例えば、ガラス、シリコン、セラミックス、ガラスセラミックスのほか、ＰＭＭＡ、ＰＤＭＳなどのプラスチックや金属等を用いることができる。また、流路系１０の構成材料は、液体の液性を考慮して選択することができる。例えば、疎水性、親水性など、液体に対する撥液性を考慮して構成材料を選択してもよい。【００３５】
固相基材４に流路系１０のための凹部又は貫通孔を形成するには、例えば、マイクロマシンやMEMS（micro Electro Mechanical  System）の製作技術を適用することができる。各種のエッチング技術、リソグラフィ技術、接合技術、成膜技術、レーザ等による精密微細加工技術、超音波技術等を適宜組み合わせて用いることができる。また、マイクロ塑性加工技術、マイクロ射出成形技術、マイクロ光造形技術などのマイクロ成形技術を用いることもできる。なお、用いる成形・加工技術に応じて、固相基材４を適宜選択すればよい。また、流路系１０を固相基材４を積層して形成する場合には、流路系１０を貫通孔等としてパターニングした固相基材４と他の平板状の固相基材４とを、熱圧着や超音波接合等の適切な手法で接着又は接合すればよい。接着には、このほか両面粘着又は両面接着テープを用いることもできる。【００３６】
なお、本発明の反応装置２は、こうした流路系１０を別途、チューブとチェンバーとが連結された三次元構造体として備えることもできる。このような三次元構造を有する中空体はマイクロ光造形法、その他部材の接合等により製作することができる。【００３７】
（通気部）  本発明の反応装置２は、こうした流路系１０内外のガスを選択的に流通可能とする通気部２０を備えることができる。通気部２０は、流路系１０の壁部に備えられる通気性材料で構成することができる。【００３８】
通気部２０は、流路系１０における液体の送液方向に沿って備えることができる。通気部２０を備える箇所は、流路系１０において、少なくとも送液制御が必要な送液制御部位、すなわち、液を到達させ保持させたい部位若しくは液を停止させたい位置（液位置）に対応させることができる。通気部２０は、後述する送液手段４０によって流路系１０内のガスを吸引して液体を到達させる箇所となるからである。こうした送液制御部位は、通常、流路系１０に沿って複数個備えられていることが多い。通気部２０又は送液制御部位は、図１Ａに示すようにチェンバーやチャネルの合流点に設けることができるほか、チャネル（接続点あるいは合流点以外の部分）にも設けることができる。【００３９】
通気部２０は、図１Ｂ及び図２〜図５に示すように、流路系１０の壁部に開口する開口部１２に通気性材料を配して構成することができる。本実施形態では、流路系１０にある個々の送液制御部位に対応する開口部１２を通気性材料で遮蔽するようにすることにより送液制御部位に対応して通気部２０を形成することができる。この場合、通気部２０は、流路系１０における送液方向に沿って複数個備えられることになる。【００４０】
通気部２０は、図１Ｂ等に示すように、流路系１０の一側にのみ備えられていてもよい。図１Ｂ等に示す形態では、通気部２０は、流路系１０の底部に設けられているが、天井部に設けられていてもよい。また、流路系１０においてこの一側の反対側にも併せて備えられていてもよい。さらに、この一側でも反対側でもない部分に併せて備えられていてもよい。通気部２０の形成や通気部２０を介した流路系１０内の送液システムの簡便性を考慮すると、流路系１０の一側に備えられていることが好ましい。一方、特に、複雑な送液系を簡易に実現するには、流路系１０の一側に通気部２０を備えるとともに、それとは異なる他の一側（好ましくは反対側）に通気部２０を備えることが好ましい。こうした通気部２０の配置によれば、一側の通気部２０による送液制御と他側の通気部２０による送液制御とを一つの流路系１０に対して適用することができる。【００４１】
通気部２０が送液方向の最先端通気部２０は、流路系１０を送液される液体が到達すると速やかに当該液体によりガスの流通が遮断されるような位置に配置されていることが好ましい。こうすることで、所定の到達位置に液体が到達したとき、液体は、当該位置で速やかに停止することになる。このためには、例えば、液体が到達するのと同時に閉鎖されるように通気部２０の位置、大きさ及び流路系１０の内面形状が考慮される。より具体的には、送液される液体で直ちに充填される程度のチャネルなどの流路系１０又は送液される液体で充填されなくても直ちに通気部２０が閉鎖されるチャネルやチェンバーなどの流路系１０においては、通気部２０は流路系１０の底部でも天井でも側壁のいずれにあっても、通気部２０が液体の到達と同時に閉鎖されて、送液が停止される。これに対し、通気部２０が流路系１０内において前後のチャネルよりも天井の高いチェンバーなどのキャビティの天井部分などに配置されている場合には、送液される液体の先端がそのチェンバーに到達しても直ちに天井部分の通気部２０には液体が到達されない。そして、多くの場合そのキャビティを液体が充填しない限り液体をこの通気部２０の位置で停止させることができない。したがって、このような通気部２０の配置は液体の到達位置制御の観点からはこのましくないと考えられる。すなわち、液体制御部位としての通気部２０を、送液された液体の最先端によって直ちに閉鎖される流路系１０上の位置に設けることで正確な液体位置制御が可能となる。なお、後述するように、こうした液位置制御は、吸引による差圧形成によって初めて達成されるものである。【００４２】
なお、通気部２０の流路系１０の外部側には、例えば、ガス吸引時には開放し、ガス吸引停止時には閉鎖するような開閉バルブを設けることができる。こうしたバルブを設けることで、ガス非吸引時における通気部２０におけるシール性を容易に確保できる。【００４３】
通気部２０は、液体よりもガスを選択的に透過する通気性材料で構成することができる。このような通気性材料としては、反応装置２又は流路系１０に供給される液体に対して撥液性を備える材料を用いることができる。液体に対して撥液性を備えることで、通気部２０における液密性を高めることができる。【００４４】
通気性材料は、液体が水性であるなど極性が高い場合には、少なくとも流路系１０内に露出される表層側には疎水性を備え、液体が有機溶媒であるなど極性が低い場合には、そのような表層側には親水性を備えることができる。したがって、液体が水性の場合には、親水性材料の表層に疎水性材料をコートしたものなど、表層側において適切な撥液性を備えていれば足りる。また、通気性材料は、流路系１０の内外でガスを流通可能な通気性を有するものであればよいが、空気に対して良好な透過性を示す通気性材料であることが好ましい。【００４５】
こうした通気性材料としては、例えば、プラスチックなどの有機質材料や無機質材料に微細な孔部（貫通孔）を形成したものが挙げられる。こうした孔部は、レーザ加工等により形成することができる。孔部のサイズは特に限定されないが、１μm程度から数百μm程度の範囲で適宜選択することができる。また、こうした通気性材料としては、多孔質有機質材料や多孔質無機質材料を用いることもできる。このような多孔質膜の平均細孔径は、０．０１μm以上１０μm以下であることが好ましいが、膜厚方向にガス透過性を制御しようとする場合には、平均細孔径は、０．１μm以上０．３μm以下程度であることが好ましい。【００４６】
通気性材料に用いる典型的な疎水性有機質材料としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、シリコーン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリメチルペンテン及び１，３−シクロヘキサジエン系重合体等が挙げられる。【００４７】
通気部２０を構成する通気性材料の材質、孔部の大きさや個数又は平均細孔径や気孔率等を必要に応じて選択することで通気部２０を介した通気方向や通気量等を調節して好ましい送液制御が可能となる。【００４８】
（反応モジュール）
本発明の反応装置２は、このような流路系１０と通気部２０とを反応モジュール３０として備えることができる。すなわち、反応装置２は、反応装置２の流路系１０及び通気部２０以外の部分に対して、これらの部分（流路系１０と通気部２０）を一体のものとして交換可能に備えることができる。流路系１０と通気部２０とを備える反応モジュール３０を構成する場合、流路系１０は、平板状体の固相基材４上に備えられており、通気部２０は、こうした固相基材４において貫通孔部又は凹部として形成された流路系１０の開口部を遮蔽するように備えられていることが好ましい。  【００４９】
（反応モジュールの製造方法）本発明によれば、反応モジュール３０の製造方法も提供される。本発明の製造方法は、流路系１０を構成する凹状部と該凹状部と外部とを連通する開口部とを備える平板状体を準備する工程と、液体に対して撥液性を有する通気性材料を、平板状体の開口部を遮断するように付与する工程を備えることができる。平板状体の準備工程は、既に説明したように、固相基材４に対して流路系１０に対応するパターンで凹部又は貫通孔を形成することが含まれる。また、送液制御部位となる通気部２０に対応する開口部１２のパターンに対応する貫通孔を固相基材４に形成することも含まれる。こうした工程には上記したMEMS等各種の手法を用いることができる。【００５０】
また、通気性材料を開口部を遮蔽するように付与する工程は、例えば、多孔質材料等を固相基材４に形成した流路系１０の開口部１２に適用して閉鎖することを含んでいる。通気性材料は、既に説明した各種の材料を用いることができる。また、開口部１２を通気性材料で閉鎖するのに際しては、通気性材料の種類等に応じて、接着、粘着、溶着、熱圧着等の従来公知の技術を用いることができる。【００５１】
（送液手段）
本発明の反応装置２は、通気部２０の少なくとも一部から流路系１０内のガスを吸引して流路系１０内に差圧を形成して液体を送液する送液手段４０を備えている。流路系１０内のガスを吸引して差圧を形成して液体を送液することで、液到達位置の制御を正確に行うことができる。図８（ａ）及び（ｂ）に示すように、流路系１０内において差圧を形成して液体を送液する場合、減圧（吸引）による場合と加圧による場合とが考えられる。図８（ａ）に示すように、減圧の場合には、通気部２０からガスを吸引し（−α）、図８（ｂ）に示すように、加圧の場合には、通気部２０に向けてガスを供給する（＋α）。このとき、差圧αが大きければ大きいほど送液速度が大きくなる。減圧による場合、液体が通気部２０に到達すると流路系１０において液体の上流側及び下流側では圧力が同等となり差圧が解消されるため、液体は通気部２０で停止する。一方、加圧による場合、液体が通気部２０に到達しても、液体の上流側に差圧αの圧力が残るため、液体の上流側と下流側との圧力が平衡に達するまで液体は停止しない。すなわち、液体は通気部２０で停止せず通気部２０を通過して送液されることがあるのである。高速で液体を送液したり、高粘度の液体を送液する場合には、送液可能差圧＋速度を得るための差圧αが大きくなるため、一層通気部２０で停止しがたく、また、位置制御が困難になってしまう。したがって加圧による送液は位置制御が困難であるのに対し、本発明のように吸引による送液によれば、位置制御を必要とする送液速度等に拘わらず確実に実現することができる。【００５２】
送液手段４０は、反応装置２に一体に備えられていてもよいし、別個に装脱着可能に備えられていてもよい。図１Ａ及び図２に示すように、送液手段４０は、流路系１０の通気部２０の一部から流路系１０内のガスを吸引可能なガス吸引部４２とガス吸引源５０とを備えている。なお、ガス吸引源５０は、吸引部４２毎に備える必要はなく、一括したガス吸引源５０からバルブ操作によって各ガス吸引部４２からガスを吸引するようにしてもよい。【００５３】
吸引部４２は通気部２０とガス吸引源５０とを接続可能なものであればよい。例えば、図２〜図５に示すように、送液制御部位に独立して形成した通気部２０と吸引源５０とを連通させるキャビティを有していればよい。したがって、単なるチューブ状体であってもよいし、通気部２０側に吸引源５０よりも大きな容積を持った吸引キャビティを備えるようにしてもよい。なお、吸引部４２は、通気部２０とガス吸引源５０との間の全ての部材を必ずしも意味するものではないが、少なくとも通気部２０に接続される部分を含むものとする。【００５４】
こうした吸引部４２には、通気部２０側とガス吸引源５０側にそれぞれ接続部を備えることができるが、これらの接続部のいずれか又は通気部２０とガス吸引源５０との間のいずれかの部位に適宜バルブなどを備えて、吸引の開始と停止を調節するようにすることもできる。【００５５】
吸引部４２は、個々の通気部２０に対応して固定的に装着されていてもよいが、流路系１０に対して相対移動可能に設けることもできる。こうすることで、全ての通気部２０に対して吸引部４２を備える必要がないため、送液手段４０及び反応装置２を簡素化することができる。このような吸引部４２は、流路系１０に対して移動可能に構成してもよいし、また、固定した吸引部４２に対して流路系１０を移動可能に構成してもよい。あるいは双方を移動可能に構成してもよい。【００５６】
このような吸引部４２の一例を図３に示す。図３に示すように、この吸引部４２は、通気部２０を備える流路系１０の一側面の表面形態に対応したベース部４１を有することができる。ベース部４１を有することでスムーズな相対移動が可能となる。【００５７】
また、送液手段４０は、通気部２０におけるガスの流通を遮断するシール部６０を備えることができる。シール部６０は、送液制御部位からガスを吸引して液体を送液しようとする送液範囲内に通気部２０が存在する場合に、こうした通気部２０からのガスの流通を遮断するために備えられる。通気部２０からのガスの流通を遮断することで送液及び液位置制御が容易になる。なお、通気部２０は、通気性材料の有する撥液性及び通気性により、シール部６０を設けなくても送液が可能である場合もある。【００５８】
シール部６０は、送液制御部位より下流側の通気部２０におけるガス流通を遮断するためにも備えることができる。送液制御部位よりも下流側の通気部２０でガス流通を遮断することで送液及び液位置の制御が容易になる。なお、吸引による送液を容易にするには、送液範囲より上流側においてガス流通が許容されていることが好ましい。さらに、送液範囲よりも上流側の通気部２０から流路系１０にガスを供給して、吸引による送液を補助するようにすることもできる。【００５９】
シール部６０は、例えば、通気部２０に個別にバルブとして設けることもできるし、通気部２０に設けるガス吸引部４２などの送液手段４０側に備えることのできるバルブとして設けることもできる。いずれも逆止弁として機能するような片持ち梁あるいは両持ち梁等として構成することができる。なお、こうしたシール部６０は、コントローラ１００によって開閉が制御されるものであってもよい。【００６０】
さらに、シール部６０は、図４に示すように、流路系１０に対して相対移動可能な吸引部４２の一部として設けることもできる。すなわち、吸引部４２とシール部６０とを一体のユニットとして有することもできる。こうすることで、シール部６０の送液制御部位に位置される吸引部４２に常に付随することができ、送液範囲やその下流側の通気部２０をシールすることができる。また、ユニット化により、送液制御を単純化することができる。【００６１】
また、シール部６０の他の一例を図５に示す。図５に示す例では、通気部２０を備える流路系１０の一側に通気部２０におけるガスの流通をシール可能なシール部６０を備えるとともに、このシール部６０と通気部２０との間に、吸引源５０に接続される吸引部４２が移動可能に介在している。このような構成によれば、通気部２０はこのシール部６０が敷設される範囲においては常時シールされ、吸引部４２は、送液制御部位となる場合にのみガス吸引が許容されるように相対移動することにより、効果的な送液が可能となっている。また、吸引部４２を制御するだけで送液制御が可能となっている。【００６２】
さらに、図５に示す例においては、必要に応じ吸引部の４２の近傍のシール部６０を流路系１０の一側に押圧する押圧部４７を備えることができる。押圧部４７を備えることで吸引部４２の近傍のシール部６０の浮き上がりを抑制できる。また、図５に示すように、押圧部４７がボール体又はロール体などの回転体である場合には、吸引部４２の相対移動を円滑に行うことができる。なお、押圧部４７が回転体である場合には、吸引部４２の相対移動手段として備えられていてもよい。【００６３】
（吸引圧低下検出手段）
本発明の反応装置２は、流路系１０からガスを吸引している通気部２０における吸引圧の低下を検出する吸引圧低下検出手段８０（図１参照）を備えている。この吸引圧低下検出手段８０を備えることで、通気部２０の遮断による通気部２０におけるガス吸引圧の低下を検出することができる。この吸引圧低下検出手段８０は、通気部２０から吸引源５０にいたるまでのいずれかの箇所に備えることができるが、吸引部４２が通気部２０近傍に備える吸引キャビティに備えることもできる。この吸引圧低下検出手段８０は、こうした吸引用キャビティ内での吸引圧低下を直接電気的又は機械的に検出するものであってもよいが、吸引圧低下によって受動的に閉鎖する逆止弁の作動等を介して間接的に検出するものであってもよい。こうしたガス圧検出手段としては、公知のガス圧検出手段を必要に応じて選択すればよい。また、吸引圧低下検出手段８０は、ガス吸引流量の低下を検出する手段で代替することができる。ガス吸引流量の低下を検出することでも通気部２０の遮断を検出できるからである。この場合、ガス圧検出手段に替えて、流量検出手段を用いればよい。【００６４】
本発明の反応装置２においては、流路系１０のガスを送液制御部位である通気部２０より吸引して液体を移動させる。液体が移動して通気部２０に到達すると、液体は通気部２０に強く吸引されるが通気部２０は撥液性面が流路系１０内に露出されているため、液体は通気部２０を通過せずに留まる。この結果、通気部２０は液体により閉鎖され、流路系１０内からのガスの吸引が抑制されあるいは停止し、送液は実質上停止する。ここで、吸引圧検出手段８０がこの通気部２０を介したガス吸引圧の低下を検出することで、液が意図したとおりに送液制御部位Ａに到達したことを検出できる。したがって、液位置検出手段を簡素化又は省略することができる。また、吸引圧低下検出手段８０がガス吸引圧の低下を検出したら、吸引源５０からの吸引を停止するよう制御することができる。こうすることで、通気部２０に過度の吸引圧をかけることがないとともに、逐次的に次の液位置まで送液するための制御（例えば、吸引部４２の移動等や吸引開始）を速やかに開始することができる。なお、吸引圧低下手段８０は速やかな送液制御に好適であるが、吸引圧低下手段８０を備えない場合であっても、送液制御は可能である。例えば、所定量の液体の送液に十分な吸引圧力と時間とを確保することで、一定吸引圧力で一定時間経過後に、吸引を停止して次段での送液制御を開始すればよい。【００６５】
以上説明した吸引部４２及び吸引源５０は本発明の反応装置２における送液手段を構成し、同時に送液装置としても利用可能である。すなわち、流路系１０と通気部２０とを備える反応モジュール３０などを装着可能な送液装置としても用いることができる。この送液装置には、シール部６０を備えることもできる。特に、流路系１０に対して相対移動可能に吸引部４２及び／又はシール部６０を備える送液装置によれば、各種の反応モジュール３０の流路系１０において送液を容易に実施することができる。【００６６】
（制御手段）
本発明の反応装置２は、通気部２０に装着された吸引部４２からのガス吸引開始、吸引圧低下検出手段８０からの信号に基づくガスの吸引停止のほか、吸引部４２、シール部６０及び流路系１０の相対移動などのための反応装置２の各部との各種の制御信号のやりとりを行う制御制手段（コントローラ）１００を備えることができる。こうしたコントローラ１００は、反応装置２の一部であってもよいが、反応装置２の外部のコンピュータとすることもできる。【００６７】
コントローラ１００は、流路系内１０のどの通気部２０でガスを吸引するかを選択して液体の到達位置（停止位置）を制御することができる。すなわち、コントローラ１００は、反応を行うのに液体を到達させたり停止させたりすべき位置の通気部２０に装着された吸引部４２からガスの吸引の開始信号を出力して液位置制御を伴う送液制御をすることができる。また、コントローラ１００は、当該通気部２０に吸引部４２を移動させる信号を出力して、可動性の吸引部４２の位置制御を行うこともできる。さらに、コントローラ１００は、当該通気部２０に移動により装着した吸引部４２からのガスの吸引開始信号を出力して、結果として液位置制御を伴う送液制御を行うことができる。【００６８】
コントローラ１００は、吸引圧低下検出手段８０からの特定の通気部２０における吸引圧低下信号を検出すると、ガス吸引源５０から特定の通気部２０に装着された吸引部４２からのガス吸引を停止するよう制御する。具体的には、ガス吸引源５０による吸引自体を停止するかあるいは吸引圧が低下した吸引部４２側へのバルブを閉じるなどの信号処理を実行することができる。また、コントローラ１００は、吸引圧低下信号を検出したときには、当該信号の発信側からのガス吸引を停止するほか、次の工程処理を速やかに開始することができる。例えば、次なる液位置の送液工程を実施する場合には、次の送液制御部位にある吸引部４２からのガス吸引を開始したり、あるいは当該送液制御部位へ吸引部４２を相対移動させたりすることができる。本発明の反応装置２によれば、こうした送液制御手段１００を備えることで、意図した送液の終了及び液位置を速やかに検出して次の工程処理を実施することができる。【００６９】
次に、こうした反応装置２を用いて、流路系１０で液体を送液する工程について説明する。なお、以下の説明においては、吸引部４２は、図１Ａに示すそれぞれの通気部２０Ａ〜２０Ｅに個別に装着されているものとする。また、反応装置２においては、当初、ガス吸引源５０に接続される全ての吸引部４２からのガス吸引が停止された状態となっている。【００７０】
まず、コントローラ１００は、図１Ａに示す反応装置２の流路系１０のチェンバーＡの末端にある通気部２０Ａに装着されている吸引部４２においてガス吸引の開始信号をガス吸引源５０側に出力する。この結果、通気部２０Ａのみからガスが吸引され他の全ての通気部２０においては吸引していない状態となる。これにより、反応装置２の液体Ａのリザーバーに接続されたチャネルを介して液体ＡがチェンバーＡに導入される。【００７１】
チェンバーＡ（容量１０μｌ）が液体Ａで充てんされると通気部２０Ａが液体Ａで閉鎖され結果として液体ＡのチェンバーＡへの送液が停止する。このとき、反応装置２のコントローラ１００は、通気部２０Ａの近傍に設けた吸引圧低下検出手段８０からの吸引圧の低下信号を検出して、通気部２０Ａに装着した吸引部４２からのガス吸引の停止信号をガス吸引源５０側に出力する。【００７２】
次いで、コントローラ１００は、吸引部４２からのガス吸引が停止したことを検出したら、チェンバーＢの末端にある通気部２０Ｂに装着されている吸引部４２Ｂにおいてガス吸引を開始する信号をガス吸引源５０側に出力する。この結果、通気部２０Ｂのみからガスが吸引され他の全ての通気部２０においては吸引していない状態となる。これにより、反応装置２の液体Ｂのリザーバーに接続されたチャネルを介して液体ＢがチェンバーＢに導入される。【００７３】
チェンバーＢ（容量２０μｌ）が液体Ｂで充てんされると通気部２０Ｂが液体Ｂで閉鎖され結果として液体ＢのチェンバーＢへの送液が停止する。このとき、反応装置２のコントローラ１００は、通気部２０Ｂの近傍に設けた吸引圧低下検出手段８０からの吸引圧の低下信号を検出して、通気部２０Ｂに装着した吸引部４２からのガス吸引の停止信号をガス吸引源５０側に出力する。【００７４】
こうしてチェンバーＡとチェンバーＢとにそれぞれ液体Ａ及び液体Ｂとが所定量貯留される。また、別途、同様にしてチェンバーＣ（容量２１μｌ）に液体Ｃを導入し、チェンバーＡ、Ｂ、Ｃのそれぞれに液体Ａ、Ｂ、Ｃを導入しておく。【００７５】
コントローラ１００が、通気部２０Ｃに装着した吸引部４２からのガス吸引が停止したことを検出したら、チェンバーＤの末端にある通気部２０Ｄに装着した吸引部４２からのガス吸引を開始する信号をガス吸引源５０側に出力する。この結果、液体Ａ及び液体Ｂは、チェンバーＤに導入される。液体Ａ及び液体Ｂは、通気部２０ＡＢからチェンバーＤに至るチャネル及びチェンバーＤにおいて混合され、混液ＡＢとなる。なお、チェンバーＤにおいて、単に混合だけでなく、各種反応を実施することができる。【００７６】
チェンバーＤ（容量３０μｌ）が液体Ａ及び液体Ｂで充てんされると通気部２０Ｄが液体Ａ及び液体Ｂの混液で閉鎖され結果として液体Ａ及び液体ＢのチェンバーＤへの送液が停止する。このとき、反応装置２のコントローラ１００は、通気部２０Ｄの近傍に設けた吸引圧低下検出手段８０からの吸引圧の低下信号を検出して、通気部２０Ｄに装着した吸引部４２からのガス吸引の停止信号をガス吸引源５０側に出力する。【００７７】
コントローラ１００が、通気部２Ｄに装着した吸引部４２からのガス吸引が停止したことを検出したら、チェンバーＥの末端にある通気部２０Ｅに装着した吸引部４２からのガス吸引を開始する信号をガス吸引源５０側に出力する。この結果、液体Ｃ及び混液ＡＢは、チェンバーＥに導入される。これらの液体は、通気部２０ＣＤからチェンバーＥに至るチャネル及びチェンバーＥにおいて混合され、混液ＡＢＣとなる。なお、チェンバーＥにおいて、単に混合だけでなく、各種反応を実施することもできる。【００７８】
チェンバーＥ（容量５１μｌ）が混液ＡＢＣで充てんされると通気部２０Ｅが混液ＡＢＣで閉鎖され結果として液体Ｃ及び混液ＡＢのチェンバーＥへの送液が停止する。このとき、反応装置２のコントローラ１００は、通気部２０Ｅの近傍に設けた吸引圧低下検出手段８０からの吸引圧の低下信号を検出して、通気部２０Ｅに装着した通気部２０Ｅからのガス吸引を停止する。【００７９】
以上説明したように、本発明の反応装置２によれば、流路系１０に設けた通気部２０を介したガス吸引により流路系１０内において差圧を形成して液体を移動させることができる。また、通気部２０に液体が到達して液体により閉鎖されることにより自動的に送液は停止し、しかも、吸引圧の低下により液の到達及び液位置を検出することができる。したがって、液体を直接駆動するマイクロポンプや各種手法による液位置検出手段も用いることなく送液を実現するとともに、送液制御を容易に行うことができる。しかも、吸引により送液を行うため、正確な液位置制御が可能となっている。したがって、簡易でかつ位置制御性及び送液制御性に優れる送液システムを備える反応装置となっている。同時に、自動化、コンパクト化及びＰＯＣＴに適した反応装置となっている。【００８０】
また、本発明の反応装置２によれば、流路系１０の通気部２０からガス吸引する吸引部３２を流路系１０に対して相対移動可能に有しているため、送液制御部位を多くするような複雑なあるいは多段反応であっても、送液機構の複雑化を抑制できる。このため、自動化、コンパクト化及びＰＯＣＴに適した反応装置となっている。さらに、本発明の反応装置２によれば、吸引によって液体の送液制御を行うため、送液方向を上流から下流へと一方向だけでなく、逆流する方向や複数液を合流・混合させることも容易に行うことができる。これは、吸引による送液制御においては、液体到達地位置で吸引できる点と、合流時に混入した気泡を除去できる点によるものである。【００８１】
なお、本発明の反応装置２によれば、通気部２０は、気泡又は気体の除去部や液体濃縮部として用いることもできる。すなわち、通気部２０を介した流路系１０内のガスの吸引により液体を送液するため、送液される液体中に気泡がある場合には、通気部２０において気泡の除去が可能となる。また、液体に溶解している気体を気泡として排除することもできる。さらに、液体を通気部２０接触させた状態でガスを吸引することで液体中の蒸発成分を通気部２０を介して流路系１０外に排出させることができ、この結果、液体を濃縮することができ、ひいては乾燥ないし固化させることができる。【００８２】
（分析方法）
本発明によれば、こうした反応装置を用いた分析方法も提供される。本発明の分析方法によれば、本発明の反応装置を用いることにより、各種反応が自動化されているため、簡易な操作による分析及び迅速な分析が可能となり、ヒューマンエラーが抑制又は回避された分析が可能となる。また、ＰＯＣＴを効率的に実施することができる。【００８３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の反応装置の他の実施形態について、図６及び図７を参照しながら説明する。本実施形態の反応装置１０２は、通気部の形態が異なる以外は第１の実施形態の反応装置２と同様である。したがって、以下の説明において、第１の実施形態の反応装置２と共通する部材等については同じ符号を用いて説明するものとする。【００８４】
本実施形態の反応装置１０２は、図６に示すように、流路系１０の所定範囲にわたって（図６においては全体にわたる通気部１２０を備えている。こうした通気部１２０は、例えば、固相基材４に形成した凹状部等である流路系１０の所定範囲にわたって形成した開口部１１２の全体を遮蔽するよう通気性材料が配置されて形成される。このような通気部１２０によれば、送液制御部位毎に独立に開口部を備える必要もなく、また、通気性材料でこれらの開口部を閉鎖する必要もないため、通気部１２０及び反応モジュール３０を効率的に製造することができる。【００８５】
また、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、このような通気部１２０に対しては、図４及び図５に示す吸引部４２及びシール部６０を適用することで、通気部１２０の特定の一部を送液制御部位として選択的に当該部位から流路系１０内のガスを吸引することができる。また、同時に、送液制御部位以外の通気部１２０におけるガスの流通を効果的に抑制して、実効のある送液制御を可能としている。さらに、通気部１２０は、液体に対する撥液性を備えているため、流路系１０における気泡の発生を防ぐとともに気泡の排出を促進することができる。【００８６】
さらに、このような大面積の通気部１２０を備えることで、任意の箇所を送液制御部位として利用することができるため、流路系１０における送液経路等を自在に変更することができる。なお、通気部１２０は、流路系１０の全体にわたって設けることができるほか、一定範囲にのみ設けることもできる。この場合、通気部１２０を設けた流路系１０以外の箇所においては、第１の実施形態において説明した独立した通気部２０を設けることができる。【００８７】
また、大面積の通気部１２０を設ける場合には、任意の箇所で吸引して送液を制御できるため、以下のメリットがある。一つは、送液中の液体の意図しない分断や付着によって送液が停止することが回避又は抑制できることである。例えば、先の実施形態のように通気部２０を個別に設けた場合には、通気部２０が液体により遮断されたときには、それによって送液が停止されてしまう。このため、何らかの原因によって送液中の液体が分断された場合など、先に通気部２０に到達した液体によって通気部２０が遮断されて所定量の送液が完了しない間に送液が停止されてしまうことがある。これに対して、送液範囲の全てが通気部１２０である場合には、通気部１２０全体を遮断するまで有効な吸引が可能となるため、先に送液された液体によって意図しない送液停止が発生することが回避又は抑制できる。【００８８】
また、二つ目は、気泡の効率的な排除が可能となることである。例えば、液体の混合、加熱、冷却、急速な温度変化プロセスなどの化学反応プロセスにおいては、液体からの発泡や気化などによって送液中の液体に気泡が発生する。この場合、個別通気部２０の場合には、通気部２０で吸引して排除するかあるいは特別な気泡排除機構を設ける必要があるが、送液範囲にわたる通気部２０を設ける場合には、任意の場所で吸引が可能であるため、どの位置で発生した気泡に対しても速やかに排除することが可能である。したがって、こうした化学プロセスを含む反応装置においては、その反応プロセスの範囲にわたる通気部１２０を設けることが特に好適である。さらに、大面積の通気部１２０を設けることで、液体の蒸発（気化）を促進することができるため、濃縮効果を発現させたい場合には有利である。【００８９】
（第３の実施形態）
次に、本発明の反応装置の他の実施形態について、図９及び図１０を適宜参照しながら説明する。本実施形態は、本発明の反応装置を主として液体の濃縮又は濃縮装置として使用する形態である。図９には、本実施形態の反応装置２０２の平面図と断面図とを示し、図１０には、本実施形態の他の反応装置３０２の平面図と断面図とを示す。反応装置２０２は、液体の蒸発又は濃縮用のチャンバーＦを主として備えて、該チェンバーＦの片面（底面）全面を通気部２２０とする点以外は、第１の実施形態の反応装置２と同様である。また、反応装置３０２は、液体の蒸発又は濃縮用のチェンバーを主として備える点以外は、第１の実施形態の反応装置２と同様である。したがって、以下の説明において、第１の実施形態の反応装置２と共通する部材等については同じ符号を用いて説明するものとする。【００９０】
本実施形態の反応装置２０２は、図９に示すように、固相基材４の一部にチャンバーＦを備えることができる。このチェンバーＦは、その両端部に底面全体を通気部２２０としている。こうした通気部２２０は、図９にも示すように、固相基材４によって形成した凹状部の全体にわたって形成した開口部２１２の全体を遮蔽するよう疎水性の通気性材料が配置されて形成される。反応装置２０２は、図９に示すように、こうした通気部２２０に対して吸引部２４２を備えることができる。吸引部２４２は、通気部２２０を含んで形成される吸引用のキャビティを備えているとともに、図示しない吸引源に接続されて通気部２２０を介してチェンバーＦ内を吸引可能に形成されている。【００９１】
また、反応装置３０２は、図１０に示すように、固相基材４の一部にチェンバーＧを備えることができる。このチェンバーＧは、その両側に２か所の通気部３２０を備えている。こうした通気部３２０は、図１０に示すように、チェンバーＧの底面の両端部近傍に開口する開口部３１２を遮蔽する疎水性の通気性材料が配置されて形成されている。反応装置３０２は、図１０に示すように、各通気部３２０に対してそれぞれ吸引部３４２を備えることができる。吸引部３４２は、図示しない吸引源に接続されて通気部３２０を介してチェンバーＧ内を吸引可能に形成されている。また、反応装置３０２は、２つの通気部３２０からの吸引を交互に作動させることにより、チェンバーＧ内の液体を移動又は攪拌可能に形成されている。【００９２】
このような反応装置２０２、３０２を用いることで、チェンバーＦ,Ｇ内に供給した液体を蒸発、乾燥又は濃縮することができる。反応装置２０２を用いた水の蒸発例として、図９に示すように、スライドガラスサイズの固相基材４に形成した縦８ｍｍ×横５２ｍｍ×厚み０．１６ｍｍのキャビティの片側全面を通気性材料（日東電工製、テミッシュＮＴＦ２１２２Ａ）を用いて遮蔽して構成したチェンバーＦに蒸留水６５μｌ（チェンバーＦのほぼ全容量に相当）を満たして、条件（１）室温、吸引圧力０ｋＰａ及び条件（２）室温、吸引圧力１０ｋＰａで乾燥工程を実施した。【００９３】
条件（１）では、当初１．５μｌ／Ｈの乾燥速度であったが、水量がチェンバーＦの半分程度まで到達した以降は、２μｌ／Ｈ程度で乾燥が進行した。また、条件（２）では、チェンバーＦ内の水の全量乾燥に３２分を要し、結果として約２μｌ／分の乾燥速度が得られた。以上の結果から、通気部２２０を介して単に外気と接触させることでチェンバーＦ内の水を蒸発させてチェンバーＦ内を乾燥できることがわかった。また、通気部２２０を介して積極的に吸引することで、速やかにチェンバーＦ内の液体を蒸発させてチェンバーＦ内を乾燥できることがわかった。【００９４】
また、反応装置３０２を用いた例として、図１０に示すように、スライドガラスサイズの固相基材４で形成した縦方向最大寸法４ｍｍ×２０ｍｍ×厚み０．１６ｍｍのキャビティティの両側に形成した直径２ｍｍの開口に通気性材料（日東電工製、テミッシュＮＴＦ２１２２Ａ）を配して形成したチェンバーＧに蒸留水６μｌ（チェンバーＧの容量の約７５％相当）を満たして、室温、吸引圧力３０ｋＰａ、２Ｈｚの周期で交互に両側の通気部３２０から吸引するという条件で乾燥工程を実施した。この結果、約０．１３μｌ／分で水が蒸発し、チェンバーＧ内を乾燥できることがわかった。この結果から、通気部３２０がチェンバーＧの一部であっても、液体の蒸発、濃縮に有用であることがわかった。また、チェンバーＧ内の液体を通気部３２０からの吸引の方法によって移動又は攪拌することで蒸発速度を増大できることがわかった。【００９５】
以上のことから、通気部を備えるチェンバー等の流路系１０は、液体の蒸発、濃縮に有用であることがわかった。通気部の形態は、流路系１０の一部に設けられるものであっても、チェンバーなどの流路系１０に設けた大きな開口を撥液性の通気性材料で遮蔽して設けられるものであってもよいこともわかった。また、チェンバー内を通気部を介して吸引し続けることが液体の蒸発又は濃縮にはより好ましいこともわかった、さらに、反応装置２０２のようにチェンバーＦの片面のほとんどを通気部とすることで液体の蒸発又は濃縮を速やかに達成でき、また、こうした通気部から吸引を継続することでより一層蒸発又は濃縮を促進できることがわかった。さらにまた、反応装置３０２における吸引方法によれば、チェンバーＧ内の液体の混合又は攪拌も同時に実現されていたことから、こうした吸引方法によれば液体を混合又は攪拌しながら蒸発又は濃縮が可能であることがわかった。【００９６】
したがって、本発明においてすでに説明した送液手段を、液体の蒸発・濃縮のための流路系１０の吸引手段として用いることで、本発明の反応装置又は送液装置を、液体の蒸発又は濃縮装置として用いることができることがわかった。したがって、送液手段における各種態様は、いずれも液体の蒸発又は濃縮のための吸引手段に適用することができる。また、送液制御手段は、流路系における液体の蒸発又は濃縮を促進するための液体の吸引位置を制御する吸引制御手段として、液体の蒸発又は濃縮装置に適用することができる。さらに、吸引圧低下検出手段も、液体の蒸発又は濃縮のための吸引切り替えの手段として液体の蒸発又は濃縮装置に適用することができる。【００９７】
本発明の液体の蒸発又は濃縮装置では、チェンバーやチャネルなどの流路系１０において通気部２０等を介して液体を蒸発させる場合、通気部２０等は、必ずしも液体の送液方向に沿って設ける必要はない。通気部２０等は、液体を蒸発又は濃縮させたい個所あるいは通気部２０等により流路系１０内を吸引して液体を移動させるのに都合のおい箇所に設けることができる。【００９８】
本発明の液体の蒸発又は濃縮装置では、通気部を介した吸引の有無や吸引方法によってチェンバー内の液体の蒸発速度を制御できる。液体の蒸発又は濃縮装置における吸引方法は、反応装置２０２、３０２で例示したように、通気部２２０，３２０の全体から吸引するのに限定されない。すなわち、反応装置２０２、３０２で例示した一方向吸引や二方向からの交互吸引のみならず、一方向又は二方向以上からの連続的又は断続的な吸引であってもよい。さらに、例えば、たとえば、第２の実施形態で示したように、通気部１２０の一部に吸引部４２を配置してもよいし、通気部１２０において吸引部４２を移動可能に備えてもよい。通気部１２０を撥液性の通気性材料で構成するとともに、通気部１２０に対して部分的に形成した吸引部４２、移動可能に設けた吸引部４２、断続的に吸引作動する吸引部４２等を、これらの吸引部４２から流路系１０内を吸引するように作動させることで、通気部１２０表面で液体を移動させることができるため、液体の蒸発を効果的に促進できる。【００９９】
本発明の液体の蒸発又は濃縮装置は、少なくともチェンバーやチェネルなどの流路系１０は通気部２０等を備えることにより、液体の蒸発又は濃縮装置として使用できるが、さらに、通気部を介して流路系１０内を吸引する吸引部４２や吸引源を含む吸引手段を備えることで、液体を移動させて液体の蒸発を促進できるより効果的な液体の蒸発又は濃縮装置として使用できる。【０１００】
また、本発明の液体の蒸発又は濃縮装置は、それ自体液体の蒸発や濃縮装置として使用できるとともに、その他の通気部２０等を備えたチェンバー等を含む流路系１０、送液手段としての吸引部４２や吸引源を組み合わせることで、液体の蒸発及び濃縮部として備える反応装置を構成することができる。なお、吸引手段は送液手段と兼用することができるため、吸引手段と送液手段とを必ずしも別個のものとして備える必要はない。【０１０１】
以上のことから、本発明によれば、以下の手段も提供される。なお、以下に列挙される液体の蒸発・濃縮装置並びに反応装置においては、前記流路系を平板状体上に備えていてもよいし、前記通気性材料は疎水性材料としてもよい。また、これらの濃縮装置は、前記液体を媒体とする反応装置の一部であってもよく、前記液体を媒体とする反応は、タンパク質、ペプチド及び核酸のいずれかを含む反応とすることができる。【０１０２】
（１）液体の蒸発・濃縮装置であって、
前記液体の流路系と、
前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、
１又は２以上の前記通気部の一部から少なくとも前記流路系内のガスを吸引して流路系内に差圧を形成する吸引手段と、
を備える、装置。
（２）前記吸引手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を有する、（１）に記載の装置。
（３）前記吸引手段は、前期吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に有する、（２）に記載の装置。
（４）前記吸引手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部を備える、（１）〜（３）のいずれかに記載の装置。
（５）前記吸引手段は、前記シール部を前記流路系に対して相対移動可能に有する、（４）に記載の装置。
（６）前記吸引手段は、１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能とする吸引部と、前記流路系の管壁に配置される１又は２以上の前記通気部の少なくとも一部において選択的にガスの流通を遮断するシール部とを備える１又は２以上の吸引ユニットを有する、（１）〜（５）のいずれかに記載の反応装置。
（７）前記吸引ユニットを前記流路系に沿って相対移動可能に有する、（６）に記載の反応装置。
（８）前記流路系内のガスを吸引する部位を選択することで前記液体の吸引位置を制御する吸引制御手段を備える、（１）〜（７）のいずれかに記載の装置。
（９）前記吸引手段は、１又は２以上の前記通気部の一部において選択的に前記流路系からガスを吸引可能に吸引源に接続される吸引部を前記流路系に対して相対移動可能に備え、前記吸引制御手段は、前記吸引部の位置制御を行うことで前記液体の吸引位置を制御する手段である、（８）に記載の装置。
（１０）前記流路内のガスが吸引された１又は２以上の前記通気部における吸引圧の低下を検出可能な吸引圧低下検出手段を備え、前記吸引制御手段は、吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記吸引手段による前記通気部からの前記流路系内のガス吸引を停止するよう制御する手段である、（８）又は（９）に記載の装置。
（１１）前記吸引制御手段は、前記吸引圧低下検出手段により前記通気部の遮断を検出したとき、前記装置における他の通気部から前記流路系内のガスを吸引開始するよう制御する手段である、（１０）に記載の装置。
（１２）１又は２以上の前記通気部は、前記流路系の一側に配置されている、（１）〜（１１）のいずれかに記載の装置。
（１３）１又は２以上の前記通気部は、前記流路系における前記液体の送液方向に沿って複数個独立して備えられている、（１）〜（１２）のいずれかに記載の装置。
（１４）１又は２以上の前記通気部は、前記流路系を構成する管路の管壁に開口する開口部に配置された通気性材料により形成されている、（１）〜（１３）のいずれかに記載の装置。
（１５）１又は２以上の前記通気部は、前記流路系の所定の範囲にわたって配置された前記通気性材料により形成されている、（１）〜（１４）のいずれかに記載の装置。
（１６）液体の蒸発・濃縮装置であって、
前記液体の流路系と、
前記液体の流路系内に露出され前記液体に対する撥液性を有する通気性材料を介して前記流路系内外のガスを流通可能な１又は２以上の通気部と、
を備える、装置。
（１７）液体を媒体とする反応のための反応装置であって、
（１）〜（１６）のいずれかに記載の液体の蒸発・濃縮装置を備える、反応装置。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2007122785.tif 000009
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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