(57)【要約】【課題】試薬類等を適切に取り扱うことができる化学処理用カートリッジを提供する。【解決手段】化学処理用カートリッジは、内容物の移動領域からＺ方向にずれた位置においてカプセルを収容する収容部３と、収容部３とウェル２ｂとの間を結ぶ貫通孔３１と、を備える。カプセルは内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成され、カプセルを押し潰すことでカプセルに収容された物質が放出され、貫通孔３１を介して前記物質が前記移動領域に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部から与えられた力に基づく変形により内容物をＸＹ方向に移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、
前記内容物の移動領域からＺ方向にずれた位置においてカプセルを収容する収容部と、
前記収容部と前記移動領域との間を結ぶ流路と、
を備え、
前記カプセルは前記内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成され、前記カプセルを押し潰すことで前記カプセルに収容された物質が放出され、前記流路を介して前記物質が前記移動領域に供給されることを特徴とする化学処理用カートリッジ。
【請求項２】
前記カプセルは前記化学処理用カートリッジの外側からの力により押し潰されることを特徴とする請求項１に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項３】
前記流路を塞ぐ弁を備え、
前記弁は前記カプセルを押し潰した際の前記物質の圧力により開くことで前記物質が前記流路を介して前記移動領域に供給され、前記物質の前記移動領域への供給後に閉じることを特徴とする請求項１または２に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項４】
前記カプセルを押し潰した際に前記カプセルを突き破る突起を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【請求項５】
前記化学処理用カートリッジは前記収容部を構成するシートを用いて構成され、
前記カプセルを押し潰すに際して、前記シートを前記化学処理用カートリッジに密着させることにより前記収容部が構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の化学処理用カートリッジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジに関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジが知られている。この化学処理用カートリッジには、所望の化学処理の手順に即した形状、配置でウェルや流路が形成されており、カートリッジに押し付けたローラをスライドさせるなどして内容物を移動させることで、容易に上記手順に従った化学処理を実行できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３７３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
化学処理用カートリッジにおける化学処理に必要な試薬類は、カートリッジのウェル内に予め充填しておく必要がある。しかし、化学処理用カートリッジを構成している材質はシリコンゴム等の弾性樹脂であり気体透過性が大きい。また、アルコール等の溶剤は弾性樹脂内に浸透、拡散しやすい。このため、試薬の種類によってはカートリッジ内に長期保存することができないという問題がある。
【０００５】
また、カートリッジ内に充填させた一定容量の試薬類を再現性よく次のウェルに導入することは非常に困難であり、試薬類の無駄を排除することや、安定した反応を得ることが難しいという問題がある。
【０００６】
さらに、試薬類を溜めるためのウェルに、外部から注射器やピペットなどを用いて試薬を充填する際に、ウェル内の空気が排除しきれずに残留し、あるいは、充填時や充填後にウェル内に気泡が混入するおそれがある。このような気泡はその後の反応等に悪影響を与えるため、気泡の混入を確実に防止する必要がある。
【０００７】
本発明の目的は、試薬類等を適切に取り扱うことができる化学処理用カートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の化学処理用カートリッジは、外部から与えられた力に基づく変形により内容物をＸＹ方向に移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、前記内容物の移動領域からＺ方向にずれた位置においてカプセルを収容する収容部と、前記収容部と前記移動領域との間を結ぶ流路と、を備え、前記カプセルは前記内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成され、前記カプセルを押し潰すことで前記カプセルに収容された物質が放出され、前記流路を介して前記物質が前記移動領域に供給されることを特徴とする。
この化学処理用カートリッジによれば、内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成されるので、試薬類等の保存性が向上し、適切に取り扱うことができる。
【０００９】
前記カプセルは前記化学処理用カートリッジの外側からの力により押し潰されてもよい。
【００１０】
前記流路を塞ぐ弁を備え、前記弁は前記カプセルを押し潰した際の前記物質の圧力により開くことで前記物質が前記流路を介して前記移動領域に供給され、前記物質の前記移動領域への供給後に閉じてもよい。
【００１１】
前記カプセルを押し潰した際に前記カプセルを突き破る突起を備えてもよい。
【００１２】
前記化学処理用カートリッジは前記収容部を構成するシートを用いて構成され、前記カプセルを押し潰すに際して、前記シートを前記化学処理用カートリッジに密着させることにより前記収容部が構成されてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の化学処理用カートリッジによれば、カプセルが、内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成されるので、試薬類等の保存性が向上し、適切に取り扱うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一実施形態の化学処理用カートリッジの構成を示す図であり、（ａ）は化学処理用カートリッジの平面図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図２】カプセルの構成を示す図であり、（ａ）、（ｃ）、（ｄ）はカプセルの斜視図、（ｂ）、（ｅ）はカプセルの断面図、（ｆ）は接着領域Ｒの状態を示す平面図、（ｇ）は内容物が放出される様子を示す斜視図。
【図３】貫通孔に弁を設けた構成を示す図であり、（ａ）および（ｂ）はカートリッジの断面図、（ｃ）は弁の構成を示す斜視図。
【図４】貫通孔に弁を設けた構成を示す図であり、（ａ）および（ｂ）はカートリッジの断面図、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ）は弁の種々の形状を示す平面図。
【図５】カプセルの構成を示す図であり、（ａ）はカプセルの断面図、（ｂ）はカプセルを収容したカートリッジの断面図。
【図６】カプセルを収容する収容部の別の構成例を示す図であり、（ａ）、（ｂ）および（ｃ）はカートリッジの断面図。
【図７】カプセルおよびシートをカートリッジから分離可能とした構成を示す図であり、カプセルを内包したシートを粘着層を介してプレートに取り付け可能とした例を示す図である。（ａ）および（ｂ）はカートリッジの断面図。
【図８】カプセルおよびシートをカートリッジから分離可能とした構成を示す図であり、カプセルの周囲に圧力を印加することによって、シートの密着性を高め、内容物が外部に漏れないようにしている例である。（ａ）および（ｂ）はカートリッジの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明による化学処理用カートリッジの実施形態について説明する。
【００１６】
図１（ａ）は、本実施形態の化学処理用カートリッジの平面図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００１７】
図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の化学処理用カートリッジ２は、比較的硬質な樹脂からなるプレート２１と、プレート２１の表側（図２（ｂ）において上側）に積層されたベース２２と、ベース２２の表側に積層された、シリコンゴム等の弾性部材からなるシート２３と、プレート２１の裏側に順次、積層されたシート２４およびシート２５と、からなる。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、化学処理用カートリッジ２には所定の化学処理の手順に応じた配置および形状でウェル２ａ、ウェル２ｂ、ウェル２ｃ、流路２ｅ、流路２ｆおよび流路２ｇが形成されている。これらのウェルおよび流路はベース２２およびシート２３の非接着領域として形成される。これらのウェルおよび流路を取り囲む他の領域においてベース２２およびシート２３が互いに接着されることで、化学処理用カートリッジ２内部の密閉性が確保される。
【００１９】
カートリッジ２に内容物が導入されると、その圧力によりシート２３が弾性変形し、そのウェルまたは流路の領域においてシート２３がベース２２から引き離され、その隙間の空間に内容物が閉じ込められた状態となる。内容物がなくなれば、シート２３の形状が復元しシート２３がベース２２に密着する。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、カートリッジ２に押し付けたローラ５１，５２を移動させることにより、カートリッジ２の内容物は流路を介してウェルからウェルへと移動する。
【００２１】
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、シート２４およびシート２５の間には、カプセル１を収容する収容部３が形成される。プレート２１には収容部３を収容する凹部が形成されている。収容部３はプレート２１を挟んでウェル２ｂと正対する位置にあり、シート２４、プレート２１およびベース２２を貫通する貫通孔３１を介して、収容部３とウェル２ｂとが接続されている。
【００２２】
図２はカプセル１の構成を示す図であり、図２（ａ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）はカプセル１の斜視図、図２（ｂ）、図２（ｅ）はカプセル１の断面図である。
【００２３】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、カプセル１はドーム状の２つのフィルム１１，１２をその周囲で互いに貼り合わせることにより形成されている。フィルム１１，１２は、アルミ蒸着が施されたヒートシール可能なフィルムをしぼり成形加工することにより形成される。２つのフィルム１１，１２は加熱温度によってシール強度を変えられる材料（イージーピール材料）で構成され、周辺の接着領域Ｒで互いに熱溶着される。その後、カプセル１の内部に充填材１３を介して試薬等の内容物が充填される。
【００２４】
図２（ｆ）は接着領域Ｒの状態を示す平面図、図２（ｇ）は内容物が放出される様子を示す斜視図である。
【００２５】
図２（ｆ）に示すように、接着領域Ｒは充填部１３の中心領域を避けてカプセル１の外縁に沿って設けられる。充填部１３の中心領域は内容物の充填時に使用される充填口１３ａとして使用される。
【００２６】
また、接着領域Ｒは接着力の強い領域Ｒ１と、接着力の弱い領域Ｒ２とからなる。カプセル１を製造する際には、まず、領域Ｒを低温で熱溶着することで領域Ｒ２に対応する接着力で全体を貼り合わせる。次に、領域Ｒ１を高温で熱溶着し接着力を増大させる。このように、２段階でのシールを行う。
【００２７】
カプセル１に内容物を充填する際には、充填部１３の充填口１３ａから注射針等を差し込んで内容物を注入する。次いで点線で示す封止部１３ｂを高温で熱溶着し、内容物を密封する。なお、カプセル１への内容物の充填時に気泡が混入した場合には、そのカプセルを不良品として廃棄すれば良い。
【００２８】
図２（ｇ）に示すように、カプセル１を押し潰すと、接着力の弱い領域Ｒ２においてフィルム１１，１２が離れ、その隙間から内容物が放出される。
【００２９】
次に、カートリッジ２の使用方法について説明する。
【００３０】
図２（ｃ）に示すように、カートリッジ２の外側から治具４１を押し当てることにより、シート２５を変形させて収容部３を押し潰すことができる。このとき、カプセル１も同時に押し潰され、カプセル１に充填されていた内容物は貫通孔３１を通ってウェル２ｂに移動する。ウェル２ｂに移動した内容物は、ウェル２ｂに内容物が注入され、あるいは他のウェルから内容物が移動されてきた場合と同様、ローラ５１，５２などによりカートリッジ２のウェルおよび流路内で移動可能となる。
【００３１】
なお、カプセル１から放出された内容物のうち、貫通孔３１に残る内容物の分量を減らすため、貫通孔３１の径は極力小さくすることが望ましい。
【００３２】
本実施形態のカートリッジ２においては、耐溶剤性、ガス遮断性に優れるアルミ積層フィルム等で形成したカプセル１内に内容物を密封できるため、用時調製用試薬等を長期間安定に保存できる。なお、カプセルの材質は任意であるが、少なくともシート２３よりも気密性の高い材質が用いられる。
【００３３】
また、カプセル１内の内容物を一定量に規定することは容易であるとともに、カプセル１を押し潰す際のアクチュエータの動作条件により内容物の全量の排出を容易に制御できる。さらに、カプセル１は上下の面が対称形のため、上面のフィルム１２が反転して下面のフィルム１１に密着しデッドスペースが生じないため、カプセル１内に内容物が残留しない。以上の理由から、カートリッジ内に再現性良く一定量の内容物を放出可能となる。
【００３４】
また、気泡のない状態で内容物をカプセルに充填することで、放出される内容物への気泡の混入を防止できる。
【００３５】
さらに、ウェル２ｂに正対する位置に収容部３を形成し、ウェル２ｂおよび収容部３をカートリッジ２の厚み方向（図１（ｂ）のＺ方向）に並べて配置しているので、カートリッジ２のＸＹ平面内の面積（図１（ａ）に示されるカートリッジ２の大きさ）を増大させることなく、カプセル１をカートリッジ２に収容することができる。
【００３６】
図３は貫通孔に弁を設けた構成を示す図であり、図３（ａ）および図３（ｂ）はカートリッジの断面図、図３（ｃ）は弁の構成を示す斜視図である。図３において、図１の要素と対応する要素には同一符合を付している。
【００３７】
図３（ａ）、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、このカートリッジでは、弁を構成するためのシート２６がベース２２およびシート２３の間に設けられている。シート２６はベース２２に接着されており、ウェルおよび流路はシート２６およびシート２３の非接着領域として形成される。これらのウェルおよび流路を取り囲む他の領域においてベース２６およびシート２３が互いに接着されることで、化学処理用カートリッジ２内部の密閉性が確保される。
【００３８】
また、シート２６には切り込み２６ａが形成されるとともに、シート２６は貫通孔３１の周囲ではベース２２に接着されておらず、シート２６の変形が許容されている。
【００３９】
図３（ｂ）に示すように、治具４１により収容部３を押し潰すと、カプセル１も押し潰される。このとき、カプセル１の内容物は貫通孔３１を通り、その圧力によりシート２６により形成された弁の先端部２６ｂを押し上げて切り込み２６ａの部分からウェル２ｂに入り込む。内容物がウェル２ｂにすべて注入されると、シート２６は原形に復元し、貫通孔３１が密封される。したがって、ウェル２ｂ内の内容物が貫通孔３１の方向に逆流することが防止される。
【００４０】
図４は貫通孔に弁を設けた別の構成を示す図であり、図４（ａ）および図４（ｂ）はカートリッジの断面図、図４（ｃ）、図４（ｄ）および図４（ｅ）は弁の種々の形状を示す平面図である。図４において、図３の要素と対応する要素には同一符合を付している。
【００４１】
この構成では、４（ａ）および図４（ｂ）に示すように、シート２６には貫通孔３１に正対する位置に切り込み２６ｃが形成されており、図３の場合と同様、カプセル１を押し潰すとカプセル１の内容物が貫通孔３１を通り、その圧力により切り込み２６ｃの部分が押し上げられる。内容物がウェル２ｂにすべて注入されると、シート２６は原形に復元し、貫通孔３１が密封される。したがって、ウェル２ｂ内の内容物が貫通孔３１の方向に逆流することが防止される。
【００４２】
シート２６に形成される切り込みの形状は任意であるが、図４（ｃ）に示すような１本の直線形状、図４（ｄ）に示すような２本の直線を交差させた形状、あるいは図４（ｅ）に示すような４本の直線を放射状に交差させた形状などを選択してもよい。
【００４３】
図５（ａ）は異なる形状のカプセルの例を示す断面図、図５（ｂ）はこのカプセルを収容したカートリッジの断面図である。
【００４４】
図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、カプセル１Ａは他の部分よりも薄く形成され、破れ易い部位１５を備える。この部位１５を貫通孔３１に対向するようにカプセルを収容部３に収容することにより、カプセル１Ａが押し潰された際に内容物が貫通孔３１に向けて放出され、効率よく内容物がウェル２ｂに注入される。
【００４５】
図６はカプセルを収容する収容部の別の構成例を示す図であり、図６（ａ）および図６（ｂ）はカートリッジの断面図である。
【００４６】
図６に示すカートリッジでは、プレート２１Ａを、収容部３Ａを構成する平面状の壁面として利用しており、シート２４を省略した構成とされている。収容部３Ａとウェル２ｂを結ぶ貫通孔３１Ａはプレート２１Ａおよびベース２２を貫通している。また、シート２５の機能はプレート２１Ａに接着されたシート２７が代替している。治具４２を用いて収容部３Ａを押し潰すことで、貫通孔３１Ａを介してカプセル１Ａ内の内容物をウェル２ｂに導入することができる。
【００４７】
このような構成において、図６（ｃ）に示すように、貫通孔３１Ａの周囲にプレート２１Ａの突起２１ａを設けてもよい。この場合には、カプセル１Ａを押し潰した際に、突起２１ａの先端（図６（ｃ）において下端）がカプセル１Ａに突き刺さるため、カプセル１Ａの部位１５を確実に突き破ることができる。また、この場合、突起２１ａによりカプセルが破れ易くなるため、カプセルに部位１５のような工夫を施す必要がなくなり、カプセルの構成を単純化することができる。
【００４８】
図７は、シート２７（図６）を、粘着層２７ａを介してプレート２１Ａに取り付け可能とした例を示す図であり、図７（ａ）および図７（ｂ）はカートリッジの断面図である。
【００４９】
この場合には、ユーザが自らカプセル１Ａを内包したシート２７を貼り付けるようにすることで、カートリッジに装着するカプセルをユーザが選択することが可能となる。
【００５０】
図８は、カプセル１Ａおよびシート２７をカートリッジから分離可能とした構成を示す図であり、図８（ａ）および図８（ｂ）はカートリッジの断面図である。
【００５１】
この場合には、図７の場合と同様、使用するカプセルをユーザが選択することが可能となる。
【００５２】
図８（ｂ）に示すように、カプセルからの内容物が外部に漏れないよう、ローラ５１，５２およびカプセル１Ａを取り囲む円筒状の治具４３を用いて、シート２７をカプセルの周囲で固定してもよい。ローラ５１，５２と治具４３とによりカートリッジを挟み込むことで、シート２７をプレート２１Ａに密着させつつ、治具４２によりカプセル１Ａを押し潰すことで、カプセル１Ａの内容物が外部に漏れることを防止できる。
【００５３】
以上説明したように、本発明の化学処理用カートリッジによれば、カプセルが、内容物の移動領域を外部から密閉する材質よりも気密性の高い材質で構成されるので、試薬類等を適切に取り扱うことができる。
【００５４】
本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、外部から与えられた力に基づく変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジに対し、広く適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１      カプセル
１Ａ    カプセル
２ｂ    ウェル（移動領域）
３      収容部
２１ａ  突起
２７    シート
３１    貫通孔（流路）
３１Ａ  貫通孔（流路）
【図１】
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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】
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【図７】
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【図８】
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