JP2012239441A - 反応容器 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡が入りにくい反応容器を提供すること。
【解決手段】開口と、第１領域と、前記第１領域よりも前記開口に近い第２領域と、を有する容室と、第１領域の少なくとも一部を第１容室として封止可能であり、かつ、第２領域の少なくとも一部を第２容室として封止可能である蓋と、容室に収容された第１の液体と、を含み、開口から、第１の液体とは混和しない第２の液体が容室に導入される場合に、第１容室の容積をＡ、第２容室の容積をＢ、第１の液体の体積をＣ、第２の液体の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。
【選択図】図１

Description

本発明は、反応容器に関する。

近年、様々な疾患に関与する遺伝子の存在が明らかになり、遺伝子診断や遺伝子治療など遺伝子を利用した医療が注目されている他、農畜産分野においても品種判別や品種改良に遺伝子を用いた手法が多く開発されてきており、遺伝子の利用技術が拡大している。遺伝子を利用するために核酸増幅技術が広く普及している。この技術としては一般的にＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）などが知られており、今日では、ＰＣＲは、生体物質の情報解明において必要不可欠な技術となっている。

ＰＣＲを行うための装置として、特許文献１には、反応液と混和しないオイルを充填した容器中で、微量な反応液を重力によって移動させる方法によって、反応液に対して効率よく熱サイクルを施すための生体試料反応用チップ及び生体試料反応装置が提案されている。

特開２００９−１３６２５０号公報

しかしながら、特許文献１に開示された生体試料反応用チップは、オイル及び反応液を充填して使用する必要がある。ところが、反応液を充填する際に、気泡も一緒に充填されてしまう場合があった。

反応容器中で反応液を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置を用いて、反応液に対して熱サイクルを施す場合、反応容器内に気泡が存在すると、反応液のみならず気泡も重力の作用に基づいて反応容器内を移動することになる。そのため、気泡が反応液の液滴の移動を妨げたり、気泡の移動により反応容器内にオイルの不要な流れを生じて、反応容器内の温度制御が乱されたりする場合があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、気泡が入りにくい反応容器を提供することができる。

（１）本形態に係る反応容器は、開口と、第１領域と、前記第１領域よりも前記開口に近い第２領域と、を有する容室と、前記第１領域の少なくとも一部を第１容室として封止可能であり、かつ、前記第２領域の少なくとも一部を第２容室として封止可能である蓋と、前記容室に収容された第１の液体と、を含み、前記開口から、前記第１の液体とは混和しない第２の液体が前記容室に導入される場合に、前記第１容室の容積をＡ、前記第２容室の容積をＢ、前記第１の液体の体積をＣ、前記第２の液体の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。

第１領域は容室の開口から相対的に遠い位置にあり、第２領域は容室の開口に相対的に近い位置にある。よって、第１容室は容室の開口から相対的に遠い位置にあり、第２容室は容室の開口に相対的に近い位置にある。

本形態によれば、Ａ＜Ｃ＋Ｄの関係を満たすので、蓋によって封止された第１容室を、第１の液体と第２の液体とで満たすことができる。したがって、第１容室に気泡が入りにくい反応容器を実現できる。

また、本形態によれば、Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たすので、第１の液体及び第２の液体は、蓋によって封止された第２容室からはあふれない。第２容室から第１の液体及び第２の液体があふれてしまうと、例えば、反応容器を熱サイクル装置に装着する前に、あふれた液体を拭き取る等の作業が必要となり反応に必要な作業が煩雑となってしまう。この点、本形態では、第２容室から第１の液体及び第２の液体があふれることがないため、反応に必要な作業を簡略化することができる。

（２）この反応容器は、前記第１容室の形状は、長手方向を有する形状であってもよい。

これによって、第１容室の中を第２の液体が移動する経路をある程度規定できる。したがって、例えば、反応容器中で第２の液体を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置を用いて、第２の液体に対して熱サイクルを施しやすい。

（３）この反応容器は、前記第２容室は、前記第１容室に対して前記長手方向側にあってもよい。

これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室の開口を向けた場合に、開口から相対的に遠い第１領域に混入した気泡が、開口から相対的に近い第２領域へと移動しやすい。第１領域に気泡が入りにくくなれば、第１容室にも気泡が入りにくくなる。したがって、第１容室にさらに気泡が入りにくい反応容器を実現できる。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る反応容器１の断面構造を模式的に表した図。 反応容器１に第２の液体４０が導入された様子を模式的に表した図。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２実施形態に係る反応容器２の断面構造を模式的に表した図。 反応容器２に第２の液体４０が導入された様子を模式的に表した図。 図５（Ａ）は、熱サイクル装置１０００の蓋１０５０を閉じた状態を表す斜視図、図５（Ｂ）は、熱サイクル装置１０００の蓋１０５０を開けた状態を表す斜視図。 熱サイクル装置１０００の本体１０１０の分解斜視図。 図７（Ａ）は、第１の配置における、図５（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図７（Ｂ）は、第２の配置における図５（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１．第１実施形態に係る反応容器
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、第１実施形態に係る反応容器１の断面構造を模式的に表した図である。図１（Ａ）は、蓋２０が容器本体３００から取り外された状態、図１（Ｂ）は、蓋２０が容器本体３００に取り付けられた状態を表す。図２は、反応容器１に第２の液体４０が導入された様子を模式的に表した図である。図１（Ａ）、図１（Ｂ）及び図２において、矢印ｇは、重力の作用する方向を表す。

第１実施形態に係る反応容器１は、開口１４と、第１領域１１と、第１領域１１よりも開口１４に近い第２領域１２と、を有する容室１０と、第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止可能であり、かつ、第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止可能である蓋２０と、容室１０に収容された第１の液体３０と、を含み、開口１４から、第１の液体３０とは混和しない第２の液体４０が容室１０に導入される場合に、第１容室１１０の容積をＡ、第２容室１２０の容積をＢ、第１の液体３０の体積をＣ、第２の液体４０の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、反応容器１は、容器本体３００と蓋２０とを含んで構成されている。

容器本体３００の外形形状は、任意の形状を有することができる。容器本体３００の大きさや形状は、特に限定されないが、用途に応じ、例えば、収容される第１の液体３０の量、熱伝導率、第１容室１１０及び第２容室１２０の形状、並びに、取り扱いの容易さの少なくとも１種を考慮して選択されてもよい。

容器本体３００及び蓋２０の材質としては、特に限定されず、無機材料（例えば耐熱性ガラス（パイレックス（登録商標）））、及び有機材料（例えばポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂）を挙げることができ、これらの複合材料であってもよい。反応容器１を、ＰＣＲの反応容器（反応チップ）として使用する場合など、蛍光測定を伴う用途に使用する場合には、容器本体３００は、自発蛍光の小さい材質で形成されることが望ましい。このような自発蛍光の小さい材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン等が挙げられる。なお、反応容器１をＰＣＲの反応容器として用いる場合、反応容器１はＰＣＲにおける加熱に耐えられる材質であることが好ましい。

さらに、容器本体３００及び蓋２０の材質には、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、アニリンブラック、若しくは、Ｒｕ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ又はＣｕの酸化物、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ又はＣｒの炭化物などの黒色物質等を配合することができる。容器本体３００及び蓋２０の材質に、このような黒色物質が配合されることにより、樹脂等の有する自発蛍光をさらに抑制することができる。また、反応容器１の外部から、第１容室１１０の内部を観察するような用途（例えば、リアルタイムＰＣＲなど）に反応容器１を用いる場合には、必要に応じて、容器本体３００及び蓋２０の材質を透明なものとすることができる。なお、ここでの「透明」の程度は容器の使用目的に適する程度であればよい。例えば、視覚的な観察であれば内部が視認できる程度であればよい。リアルタイムＰＣＲなどにおける蛍光測定であれば容器外部から反応液の蛍光が光学的に測定できる程度であればよい。またなお、反応容器１をＰＣＲの反応チップとして使用する場合には、容器本体３００及び蓋２０の材質は、核酸やタンパク質の吸着が少なく、ポリメラーゼ等の酵素反応を阻害しない材質であることが好ましい。

容器本体３００には、容器本体３００の内部に形成された空洞である容室１０が設けられている。容室１０は、開口１４、第１領域１１及び第２領域１２を有している。容室１０は、開口１４を介して容器本体３００の外部空間と連通するように構成されている。容室１０の形状は、本項で述べられる他の条件を満たす限り任意である。第１実施形態に係る反応容器１においては、容室１０の形状は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）における垂直高さによって内径が異なる形状となっている。

第１領域１１は、容室１０の中で開口１４から相対的に遠い領域である。第２領域１２は、容室１０の中で開口１４に相対的に近い領域である。すなわち、第１領域１１は、第２領域１２に比べて開口１４から遠い領域であり、第２領域１２は、第１領域１１に比べて開口１４から近い領域である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、開口１４から遠い側から開口１４に向かって、急激に内径が大きくなりはじめる（内径の変化量が大きくなる）段差部分Ｘを境界にして、開口１４から相対的に遠い領域が第１領域１１、開口１４から相対的に近い領域が第２領域１２となっている。すなわち、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、第２領域１２は第１領域１１よりも内径が大きくなっている。第１領域１１と第２領域１２との体積比率は、本項で述べられる他の条件を満たす限り任意である。

容室１０には、第１の液体３０が収容されている。第１の液体３０は、第２の液体４０（詳細は後述される）とは混和しない液体である。第１の液体３０としては、例えば、ジメチルシリコーンオイル又はパラフィンオイルを使用できる。

蓋２０は、容器本体３００に取り付け可能に構成されている。蓋２０は、容器本体３００の容室１０と連通する開口１４に蓋２０の一部を挿入して取り付けられる。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、蓋２０は、容器本体３００の容室１０に嵌め込まれる栓として構成されている。蓋２０としてはこれに限らず、例えば、スクリューキャップ構造を有し、容器本体３００に螺合されることにより容器本体３００に取り付けられてもよい。また、蓋２０は、容器本体３００から取り外し可能に構成されている。

蓋２０は、容室１０の第１領域１１の少なくとも一部（すなわち、第１領域１１の一部又は全部）を第１容室１１０として封止可能に構成されている。また、蓋２０は、容室１０の第２領域１２の少なくとも一部（すなわち、第２領域１２の一部又は全部）を第２容室１２０として封止可能に構成されている。すなわち、蓋２０は、容室１０の第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止し、かつ、容室１０の第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する封止状態と、容室１０を封止しない（容室１０が容器本体３００の外部空間と連通する）非封止状態とを切り換え可能な封止機構の一部として構成されている。

封止機構は、容室１０の第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止する第１封止部２１０と、第２封止部２２０で容室１０の第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する第２封止部２２０とを含んで構成されている。第１封止部２１０は、第１容室１１０に気泡が流入しにくいように、気密性の高い構造であることが好ましい。第２封止部２２０は、第２容室１２０に収容される液体が漏れ出しにくいように、液密性の高い構造であることが好ましい。

第１実施形態に係る反応容器１においては、封止機構は、容器本体３００と蓋２０との組み合わせで構成されている。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、蓋２０の一部が開口１４から容室１０の中へ挿入されることによって、第１封止部２１０で容室１０の第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止し、かつ、第２封止部２２０で容室１０の第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、蓋２０の、容室１０に挿入される側の先端部分２２は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、先端に近くなるほど外径が小さくなるテーパー形状を有している。したがって、蓋２０の先端部分２２は、テーパー栓として機能する。第１封止部２１０は、蓋２０の先端部分２２が容室１０の第１領域１１の内壁面（具体的には段差部分Ｘ）と嵌合することによって、容室１０の第１領域１１の少なくとも一部の領域を封止する。その結果、第１封止部２１０によって封止された領域（すなわち、容室１０の第１領域１１の少なくとも一部の領域）が第１容室１１０を形成する。すなわち、蓋２０の先端部分２２と、容室１０の第１領域１１の内壁面とで区画された領域が第１容室１１０となる。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、蓋２０の中腹部分は、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、一部に外径が局所的に大きくなる凸部２４を有している。また、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容室１０は、開口１４近傍の一部に、内径が局所的に大きくなる凹部１６を有している。したがって、第２封止部２２０は、蓋２０の凸部２４と容室１０の凹部１６とが嵌合することによって、容室１０の第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する。すなわち、蓋２０の先端部分２２と、容室１０の第２領域１２の内壁面とで区画された領域が第２容室１２０となる。また、蓋２０の凸部２４と容室１０の凹部１６とが嵌合することによって、容器本体３００と蓋２０との位置関係が固定される。

第１容室１１０及び第２容室１２０の形状は、特に限定されない。第１容室１１０の形状は、例えば、長手方向を有する形状であってもよい。第１実施形態に係る反応容器１においては、第１容室１１０は、容器本体３００の中心軸に沿う方向を長手方向とする細長い略円柱状に構成されている。また例えば、第１容室１１０の内径を２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度、第１容室１１０の長手方向における長さを１５ｍｍ〜２５ｍｍ程度としてもよい。

第１容室１１０は、第２の液体４０を導入した場合に、対向する内壁に沿って第２の液体４０が移動するように形成されていることが好ましい。ここで、第１容室１１０の「対向する内壁」とは、第１容室１１０の壁面の、向かい合う位置関係にある２つの領域を意味する。「沿って」とは、第２の液体４０と第１容室１１０の壁面との距離が近い状態を意味し、第２の液体４０が第１容室１１０の壁面に接触する状態を含む。したがって、「対向する内壁に沿って第２の液体４０が移動する」とは、「第１容室１１０の壁面の、向かい合う位置関係にある２つの領域の両方に対して距離が近い状態で、第２の液体４０が移動する」ことを意味する。換言すると、第１容室１１０の対向する２つの内壁間の距離は、第２の液体４０が該内壁に沿って移動する程度の距離である。

第１容室１１０がこのような形状であると、第１容室１１０内を第２の液体４０が移動する方向を規制できるので、第１容室１１０内を第２の液体４０が移動する経路をある程度規定できる。これにより、第１容室１１０内を第２の液体４０が移動する所要時間を、ある程度の範囲に制限できる。例えば、「３．反応容器の使用例」の項で後述される熱サイクル装置１０００を用いて第１容室１１０内に温度の異なる領域が設けられるように反応容器１を温度制御する場合には、第１容室１１０の対向する２つの内壁間の距離は、第２の液体４０に対して施される熱サイクル条件のバラツキが、所望の精度を満たせる程度に小さいことが好ましい。つまり、第１容室１１０内を第２の液体４０が移動する時間のバラツキによって生じる反応の結果のバラツキが小さいこと、すなわち、反応の結果が所望の精度を満たせる程度であることが好ましい。より具体的には、第１容室１１０の対向する２つの内壁間の第２の液体４０が移動する方向に対して垂直な方向における距離が、第２の液体４０の液滴が２つ以上入らない程度であることが望ましい。

また、第１容室１１０が長手方向を有する細長い形状であると、第１容室１１０の体積に対して、第１容室１１０の表面積の割合が大きくなるので、例えば、第１容室１１０内に第１の液体３０が充填された場合に、熱の伝導の効率がよくなり、第１の液体３０の温度調節を容易化することができる。

第２の液体４０は、第１の液体３０とは混和しない液体である。第２の液体４０としては、例えば、水を媒体として所望の反応に必要な酵素や薬品を含んだ試薬と被検液（検体を含む液体）の混合液を使用できる。反応容器１をＰＣＲに用いる場合には、第２の液体４０には、標的核酸を増幅するための酵素及びプライマーと、増幅産物を検出するための蛍光プローブのうち少なくとも一つが含まれていてもよい。第１実施形態においては、第２の液体４０には、プライマー、酵素、蛍光プローブ及び検体の全てが含まれている。これにより、後述される熱サイクル装置１０００を用いて、ＰＣＲを行うことができる。試薬と被検液とは、混合された状態（すなわち第２の液体４０の状態）で反応容器１に導入されてもよい。予め試薬と第1の液体３０とが導入された状態の反応容器１に被検液を導入することによって、試薬と被検液とを混合してもよい。

第２の液体４０は、第１の液体３０とは比重が異なる液体であってもよい。図２に示される例では、第２の液体４０は、第１の液体３０よりも比重が大きい液体である。これにより、第１容室１１０内での第２の液体４０の位置を、重力の作用する方向における下方に制御することができる。なお、第２の液体４０が第１の液体３０よりも比重が小さい液体である場合には、第１容室１１０内での第２の液体４０の位置を、重力の作用する方向における上方に制御することができる。

第１実施形態に係る反応容器１は、開口１４から、第２の液体４０が容室１０に導入される場合に、第１容室１１０の容積をＡ、第２容室１２０の容積をＢ、第１の液体３０の体積をＣ、第２の液体４０の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。第１容室１１０の容積Ａは、蓋２０が容器本体３００に取り付けられた状態における第１容室１１０の容積である。第２容室１２０の容積Ｂは、蓋２０が容器本体３００に取り付けられた状態における第２容室１２０の容積である。

第１実施形態に係る反応容器１によれば、Ａ＜Ｃ＋Ｄの関係を満たすので、図２に示されるように、第１封止部２１０によって封止された第１容室１１０を、第１の液体３０と第２の液体４０とで満たすことができる。したがって、第１容室１１０に気泡が入りにくい反応容器１を実現できる。Ａ＜Ｃ＋Ｄの関係を満たすためには、例えば、Ａ＜Ｃの関係であってもよい。また、Ａ≧Ｃの関係であってもＡ＜Ｃ＋Ｄの関係を満たせばよい。

また、第１実施形態に係る反応容器１によれば、Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たすので、図２に示されるように、第１の液体３０及び第２の液体４０は、第２封止部２２０によって封止された第２容室１２０からはあふれない。したがって、例えば、第２容室１２０からあふれた第２の液体４０を拭き取ったり、第２の液体４０を受けるための構造を反応容器１にさらに設けたりする必要がない。よって、簡素な構造の反応容器１を用いて、簡単な作業により熱サイクル等の反応を行うことができる。

第２の液体４０の体積は、第１の液体３０の中に液滴として存在できる体積であることが好ましい。液滴とは、自由表面で囲まれた液体である。すなわち、第２の液体４０が液滴として存在している場合には、第２の液体４０は、その表面張力によっては、第１容室１１０の内壁には付着していない。したがって、第２の液体４０は、第１容室１１０内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置１０００を用いて、第２の液体４０に対して容易に熱サイクルを施すことができる。

第１実施形態に係る反応容器１において、第２の液体４０の体積は、１ｐｌ以上１０μｌ以下であってもよい。第２の液体４０の体積が１ｐｌ以上１０μｌ以下であることにより、第２の液体４０が液滴として容易に存在することができる。また、第１実施形態において第２の液体４０の体積は、１μｌ以上μ３ｌ以下であってもよい。第２の液体４０の体積が１μｌ以上３μｌ以下であることにより、第２の液体４０が液滴として容易に存在することができる。また、例えば、第１容室１１０の内径が２ｍｍ〜２．５ｍｍ程度である場合には、第２の液体４０の体積が１μｌ以上２．５μｌ以下であることがさらに好ましい。これによって、対向する内壁に沿って第２の液体４０を移動させるのに適した大きさの液滴とすることができる。

第１実施形態に係る反応容器１において、第１容室１１０の内壁は、撥水性を有していてもよい。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される例では、容器本体３００の容室１０の内壁及び蓋２０が撥水性を有している。撥水性を有している材質としては、例えば、ポリプロピレンが挙げられる。第１実施形態においては、容器本体３００及び蓋２０は、ポリプロピレンで形成されている。

第１容室１１０の内壁が、撥水性を有していることにより、第２の液体４０が特に水を媒体とした液体である場合に、第２の液体４０が第１容室１１０の壁面に付着することを抑制できるので、第２の液体４０が第１容室１１０内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置１０００を用いて、第２の液体４０に対して容易に熱サイクルを施すことができる。

第１実施形態に係る反応容器１において、第２容室１２０は、第１容室１１０に対して、第１容室１１０の長手方向側にあってもよい。これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室１０の開口１４を向けた場合に、開口１４から相対的に遠い第１領域１１に混入した気泡が、開口１４から相対的に近い第２領域１２へと移動しやすい。第１領域１１に気泡が入りにくくなれば、第１容室１１０にも気泡が入りにくくなる。したがって、第１容室１１０にさらに気泡が入りにくい反応容器１を実現できる。

２．第２実施形態に係る反応容器
図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、第２実施形態に係る反応容器２の断面構造を模式的に表した図である。図３（Ａ）は、蓋２０ａが容器本体３００ａから取り外された状態、図３（Ｂ）は、蓋２０ａが容器本体３００ａに取り付けられた状態を表す。図４は、反応容器２に第２の液体４０が導入された様子を模式的に表した図である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図４において、矢印ｇは、重力の作用する方向を表す。なお、本項においては、第１実施形態に係る反応容器１と相違する構成を中心に説明し、反応容器１と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

第２実施形態に係る反応容器２は、開口１４と、開口１４から相対的に遠い第１領域１１と、開口１４から相対的に近い第２領域１２と、を有する容室１０ａと、第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止可能であり、かつ、第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止可能である蓋２０ａと、容室１０ａに収容された第１の液体３０と、を含み、開口１４から、第１の液体３０とは混和しない第２の液体４０が容室１０ａに導入される場合に、第１容室１１０の容積をＡ、第２容室１２０の容積をＢ、第１の液体３０の体積をＣ、第２の液体４０の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、反応容器２は、容器本体３００ａと蓋２０ａとを含んで構成されている。容器本体３００ａ及び蓋２０ａの材質は、それぞれ第１実施形態に係る反応容器１の容器本体３００及び蓋２０と同様である。

容器本体３００ａには、容器本体３００ａの内部に形成された空洞である容室１０ａが設けられている。容室１０ａには、第１の液体３０が収容されている。容室１０ａは、開口１４、第１領域１１及び第２領域１２を有している。容室１０ａは、開口１４を介して容器本体３００ａの外部空間と連通するように構成されている。第２実施形態に係る反応容器２においては、容室１０ａの形状は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における垂直高さによって内径が異なる形状となっている。

第１領域１１は、容室１０ａの中で開口１４から相対的に遠い領域である。第２領域１２は、容室１０ａの中で開口１４から相対的に近い領域である。すなわち、第１領域１１は、第２領域１２に比べて開口１４から遠い領域であり、第２領域１２は、第１領域１１に比べて開口１４から近い領域である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、内径が一部小さくなる狭窄部分Ｙを境界にして、開口１４から相対的に遠い領域が第１領域１１、開口１４から相対的に近い領域が第２領域１２となっている。

蓋２０ａは、容器本体３００ａに取り付け可能に構成されている。蓋２０ａは、容器本体３００ａの容室１０ａと連通する開口１４を覆うように取り付けられる。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、蓋２０ａは、容器本体３００ａの容室１０ａに嵌め込まれる栓として構成されている。また、蓋２０ａは、容器本体３００ａから取り外し可能に構成されている。

蓋２０ａは、容室１０ａの第１領域１１の少なくとも一部（すなわち、第１領域１１の一部又は全部）を第１容室１１０として封止可能に構成されている。また、蓋２０ａは、容室１０ａの第２領域１２の少なくとも一部（すなわち、第２領域１２の一部又は全部）を第２容室１２０として封止可能に構成されている。すなわち、蓋２０ａは、容室１０ａの第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止し、かつ、容室１０ａの第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する封止状態と、容室１０ａを封止しない非封止状態とを切り換え可能な封止機構の一部として構成されている。

第２実施形態に係る反応容器２においては、封止機構は、容器本体３００ａと蓋２０ａとの組み合わせで構成されている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、蓋２０ａが、その一部を開口１４から容室１０ａの中へ挿入されることによって、第１封止部２１０ａで容室１０ａの第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止し、かつ、第２封止部２２０ａで容室１０の第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、蓋２０ａの先端部分２２ａは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、先端に近くなるほど外径が小さくなるテーパー形状を有している。したがって、蓋２０ａの先端部分２２ａは、テーパー栓として機能する。第１封止部２１０ａは、蓋２０ａの先端部分２２ａが容室１０の狭窄部分Ｙの内壁面と嵌合することによって、容室１０ａの第１領域１１の少なくとも一部を第１容室１１０として封止する。すなわち、蓋２０ａの先端部分２２ａと、容室１０の第１領域１１の内壁面とで区画された領域が第１容室１１０となる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、蓋２０ａの中腹部分は、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）における水平断面の形状が円形であり、一部の外周にＯリング２６が設けられている。したがって、第２封止部２２０ａは、蓋２０ａのＯリング２６と容室１０ａの第２領域１２の内壁面とが密着することによって、容室１０ａの第２領域１２の少なくとも一部を第２容室１２０として封止する。すなわち、蓋２０ａの中腹部分と、Ｏリング２６と、容室１０の第２領域１２の内壁面とで区画された領域が第２容室１２０となる。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、蓋２０ａのうちＯリング２６よりも先端から遠い位置に、雄螺子２８が設けられている。また、容室１０ａの開口１４近傍には、雌螺子１８が設けられている。したがって、蓋２０ａの雄螺子２８と、容室１０ａの雌螺子１８とが螺合することによって、容器本体３００ａと蓋２０ａとの位置関係が固定される。

第１容室１１０及び第２容室１２０の形状は、特に限定されない。第１容室１１０の形状は、例えば、長手方向を有する形状であってもよい。第２実施形態に係る反応容器２においては、第１容室１１０は、容器本体３００ａの中心軸に沿う方向を長手方向とする細長い円柱状に構成されている。これによって、第１容室１１０の中を第２の液体４０が移動する経路をある程度規定できる。したがって、反応容器２中で第２の液体４０を重力によって移動させる方式の熱サイクル装置（例えば、後述される熱サイクル装置１０００）を用いて、第２の液体４０に対して熱サイクルを施しやすい。

第２実施形態に係る反応容器２は、開口１４から、第２の液体４０が容室１０ａに導入される場合に、第１容室１１０の容積をＡ、第２容室１２０の容積をＢ、第１の液体３０の体積をＣ、第２の液体４０の体積をＤとして、Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たす。第１容室１１０の容積Ａは、蓋２０ａが容器本体３００ａに取り付けられた状態における第１容室１１０の容積である。第２容室１２０の容積Ｂは、蓋２０ａが容器本体３００ａに取り付けられた状態における第２容室１２０の容積である。

第２実施形態に係る反応容器２によれば、Ａ＜Ｃ＋Ｄの関係を満たすので、図４に示されるように、第１封止部２１０ａによって封止された第１容室１１０を、第１の液体３０と第２の液体４０とで満たすことができる。したがって、第１容室１１０に気泡が入りにくい反応容器２を実現できる。

また、第２実施形態に係る反応容器２よれば、Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂの関係を満たすので、図４に示されるように、第１の液体３０及び第２の液体４０は、第２封止部２２０ａによって封止された第２容室１２０からはあふれない。

第２実施形態に係る反応容器２において、第１容室１１０の内壁は、撥水性を有していてもよい。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示される例では、容器本体３００ａの容室１０ａの内壁及び蓋２０ａが撥水性を有している。第２実施形態においては、容器本体３００ａ及び蓋２０ａは、ポリプロピレンで形成されている。

第１容室１１０の内壁が、撥水性を有していることにより、第２の液体４０が特に水を媒体とした液体である場合に、第２の液体４０が第１容室１１０の壁面に付着することを抑制できるので、第２の液体４０が第１容室１１０内を容易に移動できる。これにより、後述される熱サイクル装置１０００を用いて、第２の液体４０に対して容易に熱サイクルを施すことができる。

第２実施形態に係る反応容器２において、第２容室１２０は、第１容室１１０に対して、第１容室１１０の長手方向側にあってもよい。これによって、重力の作用する方向を基準として上側に容室１０ａの開口１４を向けた場合に、開口１４から相対的に遠い第１領域１１に混入した気泡が、開口１４から相対的に近い第２領域１２へと移動しやすい。第１領域１１に気泡が入りにくくなれば、第１容室１１０にも気泡が入りにくくなる。したがって、第１容室１１０にさらに気泡が入りにくい反応容器２を実現できる。

３．反応容器の使用例
次に、本実施形態に係る反応容器の使用例について説明する。以下においては、第１実施形態に係る反応容器１を用い、図２に示されるように、第１容室１１０に導入された第２の液体４０に対して、熱サイクル装置によって熱サイクルを施す場合を例にとり説明する。また、第１の液体３０が、第２の液体４０よりも比重が小さい液体である場合を例にとり説明する。なお、第２実施形態に係る反応容器２についても同様に使用することが可能である。

まず、熱サイクル装置の一例について説明する。本実施形態の熱サイクル装置１０００は、反応液（本実施形態においては第２の液体４０）と混和せず反応液とは比重が異なる液体（本実施形態においては第１の液体３０）を充填した反応容器の中に液滴の状態で含まれる反応液を、反応容器中のある温度領域と、温度の異なる他の温度領域とを往復移動させることによって熱サイクルを実現する装置である。

図５（Ａ）は、熱サイクル装置１０００の蓋１０５０を閉じた状態を表す斜視図、図５（Ｂ）は、熱サイクル装置１０００の蓋１０５０を開けた状態を表す斜視図である。図６は、熱サイクル装置１０００の本体１０１０の分解斜視図である。図７（Ａ）は、第１の配置における、図５（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図、図７（Ｂ）は、第２の配置における図５（Ａ）のＡ−Ａ線を通り回転軸Ｒに垂直な面における断面を模式的に示す断面図である。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）において、白抜き矢印は本体１０１０の回転方向、矢印ｇは重力の作用する方向を表す。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）並びに図６に示される熱サイクル装置１０００は、反応容器１を装着する装着部１０１１と、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、反応容器１の第１容室１１０に対して、第２の液体４０が移動する方向（本実施形態においては、第１容室１１０の長手方向）に温度勾配を形成する温度勾配形成部１０３０と、装着部１０１１及び温度勾配形成部１０３０を、水平成分を有する方向の軸である同一の回転軸Ｒで回転させる駆動機構１０２０と、を含んでいる。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示される例では、熱サイクル装置１０００は、本体１０１０と駆動機構１０２０とを含んで構成されている。図６に示されるように、本体１０１０は、装着部１０１１及び温度勾配形成部１０３０を含んで構成されている。

装着部１０１１は、反応容器１を装着する構造である。図５（Ｂ）及び図６に示される例では、熱サイクル装置１０００の装着部１０１１は、反応容器１を差し込んで装着するスロット構造である。図６に示される例では、装着部１０１１は、後述される、第１加熱部１０１２の第１ヒートブロック１０１２ｂ、スペーサー１０１４及び第２加熱部１０１３の第２ヒートブロック１０１３ｂを貫通する穴に反応容器１を差し込む構造となっている。図５（Ｂ）に示される例では、２０個の装着部１０１１が本体１０１０に設けられている。

温度勾配形成部１０３０は、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、反応容器１の第１容室１１０に対して、第２の液体４０が移動する方向に温度勾配を形成する。ここで、「温度勾配を形成する」とは、所定の方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。したがって、「第２の液体４０が移動する方向に温度勾配を形成する」とは、第２の液体４０が移動する方向に沿って温度が変化する状態を形成することを意味する。「所定の方向に沿って温度が変化する状態」は、例えば、所定の方向に沿って温度が単調に高く又は低くなっていてもよいし、所定の方向に沿って、温度が高くなる変化から低くなる変化へ、又は、低くなる変化から高くなる変化へ、途中で変化していてもよい。図６に示される例では、温度勾配形成部１０３０は、第１加熱部１０１２及び第２加熱部１０１３を含んで構成されている。また、第１加熱部１０１２と第２加熱部１０１３との間にはスペーサー１０１４が設けられていてもよい。熱サイクル装置１０００の本体１０１０においては、第１加熱部１０１２、第２加熱部１０１３及びスペーサー１０１４は、その周囲をフランジ１０１６、底板１０１７及び固定板１０１９で固定されている。

第１加熱部１０１２は、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、第１容室１１０の第１の温度領域１１１１を第１の温度に加熱する。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される例では、第１加熱部１０１２は、本体１０１０において、第１容室１１０の第１の温度領域１１１１を加熱する位置に配置されている。

図６に示される例では、第１加熱部１０１２は、熱を発生させる機構としての第１ヒーター１０１２ａと、発生した熱を反応容器１に伝える部材としての第１ヒートブロック１０１２ｂを含んで構成されている。熱サイクル装置１０００においては、第１ヒーター１０１２ａはカートリッジヒーターであり、導線１０１５によって図示しない外部電源に接続される。

第２加熱部１０１３は、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、第１容室１１０の第２の温度領域１１１２を、第１の温度とは異なる第２の温度に加熱する。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される例では、第２加熱部１０１３は、本体１０１０において、反応容器１の第２の温度領域１１１２を加熱する位置に配置されている。第２加熱部１０１３は、第２ヒーター１０１３ａ及び第２ヒートブロック１０１３ｂを含んで構成されている。第２加熱部１０１３の構成は、加熱される第１容室１１０の領域及び加熱する温度が第１加熱部１０１２と異なる以外は、第１加熱部１０１２と同様である。

第１加熱部１０１２及び第２加熱部１０１３の温度は、図示しない温度センサー及び後述される制御部によって制御されてもよい。

駆動機構１０２０は、装着部１０１１及び温度勾配形成部１０３０を、水平成分を有する方向の軸である同一の回転軸Ｒで回転させる機構である。「水平成分を有する方向」は、垂直成分（重力の作用する方向に対して平行な成分）と水平成分（重力の作用する方向に対して垂直な成分）とのベクトル和で表した場合に、水平成分を有する方向である。本実施形態においては、駆動機構１０２０は図示しないモーター及び駆動軸を含み、駆動軸と本体１０１０のフランジ１０１６とが接続されて構成されている。駆動機構１０２０のモーターを動作させると、駆動軸を回転軸Ｒとして本体１０１０が回転される。

熱サイクル装置１０００は、図示しない制御部を含んでいてもよい。制御部は、駆動機構１０２０及び温度勾配形成部１０３０のうち、少なくとも１つを制御する。制御部は、専用回路により実現して後述される制御を行うように構成されていてもよい。また、制御部は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）がＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置に記憶された制御プログラムを実行することによりコンピューターとして機能し、後述される制御を行うように構成されていてもよい。

熱サイクル装置１０００は、蓋１０５０を含んでいてもよい。図５（Ａ）並びに図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示される例では、蓋１０５０は、装着部１０１１を覆うように設けられている。

図７（Ａ）に示されるように、第１の配置は、反応容器１の第１容室１１０のうち蓋２０に相対的に遠い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第１の配置は、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、第１容室１１０の第１の温度領域１１１１を、重力の作用する方向における第１容室１１０の最下部に位置させる配置である。図７（Ａ）に示される例では、第１の配置において、第１の液体３０よりも比重が大きい第２の液体４０は第１の温度領域１１１１に存在する。したがって、第２の液体４０は第１の温度の下に置かれる。

図７（Ｂ）に示されるように、第２の配置は、反応容器１の第１容室１１０のうち蓋２０に相対的に近い側の端部が重力の作用する方向における最下点となる配置である。すなわち、第２の配置は、装着部１０１１に反応容器１を装着した場合に、第１容室１１０の第２の温度領域１１１２を、重力の作用する方向における第１容室１１０の最下部に位置させる配置である。図７（Ｂ）に示される例では、第２の配置において、第１の液体３０よりも比重が大きい第２の液体４０は第２の温度領域１１１２に存在する。したがって、第２の液体４０は第２の温度の下に置かれる。

このように、駆動機構１０２０が、装着部１０１１及び温度勾配形成部１０３０を、第１の配置と、第１の配置とは異なる第２の配置との間で回転させることによって、第２の液体４０に対して熱サイクルを施すことができる。

なお、上述した実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１，２ 反応容器、１０，１０ａ 容室、１１ 第１領域、１２ 第２領域、１４ 開口、１６ 凹部、１８ 雌螺子、２０，２０ａ 蓋、２２，２２ａ 先端部分、２４ 凸部、２６ Ｏリング、２８ 雄螺子、３０ 第１の液体、４０ 第２の液体、１１０ 第１容室、１２０ 第２容室、２１０，２１０ａ 第１封止部、２２０，２２０ａ 第２封止部、３００，３００ａ 容器本体、１０００ 熱サイクル装置、１０１０ 本体、１０１１ 装着部、１０１２ 第１加熱部、１０１２ａ 第１ヒーター、１０１２ｂ 第１ヒートブロック、１０１３ 第２加熱部、１０１３ａ 第２ヒーター、１０１３ｂ 第２ヒートブロック、１０１４ スペーサー、１０１５ 導線、１０１６ フランジ、１０１７ 底板、１０１９ 固定板、１０２０ 駆動機構、１０２１ 軸受け、１０３０ 温度勾配形成部、１０５０ 蓋、１１１１ 第１の温度領域、１１１２ 第２の温度領域、Ｒ 回転軸、Ｘ 段差部分、Ｙ 狭窄部分

Claims (3)

1. 開口と、第１領域と、前記第１領域よりも前記開口に近い第２領域と、を有する容室と、
   前記第１領域の少なくとも一部を第１容室として封止可能であり、かつ、前記第２領域の少なくとも一部を第２容室として封止可能である蓋と、
   前記容室に収容された第１の液体と、
   を含み、
   前記開口から、前記第１の液体とは混和しない第２の液体が前記容室に導入される場合に、
   前記第１容室の容積をＡ、前記第２容室の容積をＢ、前記第１の液体の体積をＣ、前記第２の液体の体積をＤとして、
   Ａ＜Ｃ＋Ｄ＜Ａ＋Ｂ
   の関係を満たす、反応容器。
2. 請求項１に記載の反応容器において、
   前記第１容室の形状は、長手方向を有する形状である、反応容器。
3. 請求項２に記載の反応容器において、
   前記第２容室は、前記第１容室に対して前記長手方向側にある、反応容器。

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