(57)【要約】【課題】安全に化学反応用カートリッジに試料を導入する。【解決手段】試料採取室８に内端を接続した針５と、室７に内端を接続させた針６と、針の保護部材４とが端部に構成されたカートリッジ１を用い、採血管１３を保護部材４の穴部４ａに挿入しつつ、針５，６をゴム栓１４に穿刺する。室７から空気等を採血管１３内に充填して血液１２を押出し試料採取室８に注入する。採血管１３をカートリッジ１に接続したまま、検査を行い、そのまま採血管１３及びカートリッジ１を廃棄する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室の一つとして外部から導入される試料を一旦保持する試料採取室と、
前記試料採取室と外部とを連通する注入針とを有することを特徴とする化学反応用カートリッジ。
【請求項２】
前記注入針に併設された排出針と、
前記排出針の内端に接続し、外部から前記弾性体に外力を加えることにより内部にある流体状の物質を、前記排出針を介して外部に排出することができるように構成された排出室とを有することを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項３】
前記注入針に併設された排出針と、
前記排出針の内端に接続し、前記弾性体により少なくとも一部の壁部が形成された排出室とを有することを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項４】
前記針を包囲する保護部材を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項５】
前記保護部材を着脱可能なキャップ部材とすることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項６】
前記注入針及び前記排出針を包囲する保護部材を有し、前記保護部材が前記基板に固定されてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項７】
前記保護部材は、穿刺可能な端部を有した試料採取器が挿入される穴部であって、前記針を包囲する穴部を有し、
前記穴部に挿入される前記穿刺可能な端部にその挿入動作とともに穿刺されるように前記針が配置されてなることを特徴とする請求項６に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項８】
前記排出室に、試料に影響を与えない流体状の物質が充填されてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項９】
流路及び室が形成された面の形状を維持するための剛性体の基板を備え、前記針の外端部が前記基板に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置した状態で、前記試料採取器内に流体状の物質を充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とする化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１１】
請求項２に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置するとともに、前記試料採取器内の試料外の空間に前記排出針の外端開口を配置した状態で、外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記排出室の内部にある流体状の物質を、前記排出針を介して前記試料採取器内に充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１２】
請求項３に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置するとともに、前記試料採取器内の試料外の空間に前記排出針の外端開口を配置した状態で、前記弾性体に第３の針を穿刺して当該第３の針、前記排出室及び前記排出針を介して流体状の物質を外部より前記試料採取器内に充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部を前記保護部材の前記穴部に挿入しつつ当該端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺することにより、試料採取器と化学反応用カートリッジとの接続を行うことを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１４】
前記針が前記試料採取器の穿刺可能な端部に穿刺された状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用することを特徴とする請求項１０から請求項１３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１５】
前記針が前記試料採取器の穿刺可能な端部に穿刺された状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用し、前記試料採取器及び化学反応用カートリッジを廃棄することを特徴とする請求項１４に記載の化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１６】
前記針又は前記化学反応用カートリッジを重力方向に対して傾けた状態で、前記試料採取器から前記試料採取室に試料を注入することを特徴とする請求項１０から請求項１５のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学反応用カートリッジ及びその使用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、特に溶液の合成や溶解、検出、分離などを、決められたプロトコルに従って個人差がなく低価格で安全、容易に行うことを目的に、内部に室及び流路が形成され、その室や流路内での流動体の流動・流動阻止を可能にする弾性体と、位置や形状を保持するための剛性体の基板とから構成された化学反応用カートリッジが提案されている。
特許文献１記載の発明によれば、ローラ等で弾性体を変形させて室や流路を押し潰し、押し潰した状態でローラ等を移動又は停止することで、流動体の流動・流動阻止を行っている。
【０００３】
このような化学反応用カートリッジは、ＤＮＡ、ＲＮＡ、蛋白等を検査・分析するためのバイオ用カートリッジ（バイオチップ）としても利用される。特許文献１の段落0033及び図２１には、血液等の試料の注入口に凹部を形成しておき、漏れた試料を凹部に留めるようとする発明が記載されている。注射針はカートリッジから抜き取られる。
【０００４】
特許文献２には、注射器に挿入されて採血を行い励起光や励起される蛍光に対して透明な採血管と、ゴム栓と、採取された血液が一旦保持される採取部と、分離、抽出、蛍光標識の付加等の前処理を行う前処理部と、既知のＤＮＡの断片が配置された基板とから構成されるバイオチップが記載されている。
特許文献２の段落0035〜0038に記載されるように、採血針からバイオチップを抜き取って採取を完了する。
【特許文献１】特開２００５−０３７３６８号公報
【特許文献２】特許第３７５７４１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献２記載の発明にあっては、バイオチップの容器として採血管を用い、内部の負圧を利用して血液を順次最深部へと導入するものであり、特許文献１記載の発明のように、採取後、ローラの押圧等により適時に血液を最深部等へ移送することはできない。また、特許文献２記載の発明にあっては、採血針をバイオチップのゴム栓から抜き取るので、ゴム栓の穿刺部からの血液の漏洩のおそれがあり、漏洩した血液が周囲の物に付着する危険性が存在する。
特許文献１記載の発明によれば、採取後、ローラの押圧等により適時に血液を最深部等へ移送することができる。特許文献１記載の発明によれば、注射針をカートリッジから抜き取るが、穿刺部周囲の凹部により、漏洩した血液が周囲の物に付着するおそれは少ない。しかし、漏洩した血液が周囲の物に付着するおそれは皆無とは言えず、また、漏洩した試料が外気に晒されており、試料によっては危険性がある。
また、カートリッジとは別に、採血に用いた採血管、採血針等を廃棄処理しなければならず、煩雑性、危険性がある。
【０００６】
本発明は以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであって、安全に試料を導入することができる化学反応用カートリッジ及びその使用方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以上の課題を解決するための請求項１記載の発明は、構成材として弾性体を含み、
内部には、流路と、前記流路で繋がれる２以上の室とが形成され、
外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路若しくは室又はその両者を部分的に塞いでその流路又は室にある流体状の物質を移動又は移動阻止することができるように構成され、
前記室の一つとして外部から導入される試料を一旦保持する試料採取室と、
前記試料採取室と外部とを連通する注入針とを有することを特徴とする化学反応用カートリッジである。
【０００８】
請求項２記載の発明は、前記注入針に併設された排出針と、
前記排出針の内端に接続し、外部から前記弾性体に外力を加えることにより内部にある流体状の物質を、前記排出針を介して外部に排出することができるように構成された排出室とを有することを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジである。
【０００９】
請求項３記載の発明は、前記注入針に併設された排出針と、
前記排出針の内端に接続し、前記弾性体により少なくとも一部の壁部が形成された排出室とを有することを特徴とする請求項１に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１０】
請求項４記載の発明は、前記針を包囲する保護部材を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１１】
請求項５記載の発明は、前記保護部材を着脱可能なキャップ部材とすることを特徴とする請求項４に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１２】
請求項６記載の発明は、前記注入針及び前記排出針を包囲する保護部材を有し、前記保護部材が固定されてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１３】
請求項７記載の発明は、前記保護部材は、穿刺可能な端部を有した試料採取器が挿入される穴部であって、前記針を包囲する穴部を有し、
前記穴部に挿入される前記穿刺可能な端部にその挿入動作とともに穿刺されるように前記針が配置されてなることを特徴とする請求項６に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１４】
請求項８記載の発明は、前記排出室に、試料に影響を与えない流体状の物質が充填されてなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１５】
請求項９記載の発明は、流路及び室が形成された面の形状を維持するための剛性体の基板を備え、前記針の外端部が前記基板に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、請求項１から請求項９のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置した状態で、前記試料採取器内に流体状の物質を充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とする化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００１７】
請求項１１記載の発明は、請求項２に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置するとともに、前記試料採取器内の試料外の空間に前記排出針の外端開口を配置した状態で、外部から前記弾性体に外力を加えることにより前記排出室の内部にある流体状の物質を、前記排出針を介して前記試料採取器内に充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００１８】
請求項１２記載の発明は、請求項３に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺し、
前記注入針の外端開口を前記試料採取器内の試料内に配置するとともに、前記試料採取器内の試料外の空間に前記排出針の外端開口を配置した状態で、前記弾性体に第３の針を穿刺して当該第３の針、前記排出室及び前記排出針を介して流体状の物質を外部より前記試料採取器内に充填することにより前記注入針を介して前記試料採取室に試料を押出し注入することを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００１９】
請求項１３記載の発明は、請求項７に記載の化学反応用カートリッジの使用方法であって、
試料が保持された試料採取器の穿刺可能な端部を前記保護部材の前記穴部に挿入しつつ当該端部に前記注入針及び前記排出針を穿刺することにより、試料採取器と化学反応用カートリッジとの接続を行うことを特徴とするの化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００２０】
請求項１４記載の発明は、前記針が前記試料採取器の穿刺可能な端部に穿刺された状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用することを特徴とする請求項１０から請求項１３のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００２１】
請求項１５記載の発明は、前記針が前記試料採取器の穿刺可能な端部に穿刺された状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用し、前記試料採取器及び化学反応用カートリッジを廃棄することを特徴とする請求項１４に記載の化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００２２】
請求項１６記載の発明は、前記針又は前記化学反応用カートリッジを重力方向に対して傾けた状態で、前記試料採取器から前記試料採取室に試料を注入することを特徴とする請求項１０から請求項１５のうちいずれか一に記載の化学反応用カートリッジの使用方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、試料採取器と化学反応用カートリッジとを接続し、そのまま一体で使用し、廃棄することにより、微小の試料の漏洩も防がれ、安全に試料を化学反応用カートリッジに導入し、化学反応用カートリッジを含む使用器具を安全に廃棄することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に本発明の一実施の形態につき図面を参照して説明する。以下は本発明の一実施形態であって本発明を限定するものではない。なお、本発明の化学反応用カートリッジは、一般に「マイクロリアクタ」とも呼ばれる反応器として応用されるものである。本発明は特定の用途に限定されない。
【００２５】
図１に本発明の実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面図(a)、水平断面図(b)及び垂直断面図(c)を示す。
図１に示すように、化学反応用カートリッジ１は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体３と、硬質材料で形成された位置決め及び形状維持のための剛性体の基板２より形成されている。また、化学反応用カートリッジ１の端部には、保護部材４が固定されている。
【００２６】
弾性体３の材質としては、シリコンゴム、ＰＤＭＳ（ポリジメチルシロキサン）、天然ゴムおよびその重合体、アクリルゴム、ウレタンゴムなどである。
基板２の材質としては、ガラス、金属、硬質樹脂あるいは曲げることが可能な剛体を用いることができる。
保護部材４は、基板２と同一材料で一体に形成しても良いし、基板２とは別に形成して基板２に固定しても良い。
【００２７】
図１に示すように、弾性体３の一面に凹部（例えば３ａ）が形成されている。弾性体３の凹部が形成された面の凹部を除く部分が、基板２の面に接着されることにより、流路及び室が形成されている。室は２以上形成される。流路は室間を繋げ、室間の物質の移送を可能にする。移送される物質は、流動性のある物質、液体その他の流体状の物質である。移送目的の反応物質が、固体等の流動しないもの、流動し難いものである場合は、その反応物質を含んだ溶液が室に入れられる。
【００２８】
流路及び室は、弾性体により全体を被うようにして形成しても良いし、一部の壁部を弾性体により構成しても良い。基板２と弾性体３との間にもう一層の弾性体を介在させることにより、流路及び室の全体を弾性体により被うように形成することができる。また、基板２に代えて弾性体を用い、剛性体の基板なしで構成しても良い。
【００２９】
物質の移動は次のように行う。
まず、ローラ、スキージ、シリンジ等の押圧手段を、流路又は室上の弾性体３に押し当て、流路又は室を押し潰す。流路又は室を押し潰すことにより、内部の物質を流動させて移動させることができる。さらには、押圧位置を移動させることにより、内部の物質を流動させ、押圧位置の移動方向に物質を移動させることができる。押圧位置の移動は、押圧位置において流路又は室の対向する内壁同士を接触させることにより内部空間を遮断する状態まで押圧して行うことが好ましい。
【００３０】
物質の移動阻止は、押圧手段により流路又は室の対向する内壁同士を接触させて内部空間を遮断することで行われる。押圧手段を複数使用することにより、一方の押圧手段により物質の移動を行わせつつ、その移動方向の前方において他方の押圧手段により流路又は室を押圧して、その位置より先への物質の移動を阻止することもできる。
以上のような移動、移動阻止を基本として、カートリッジ１内の物質の移動が制御される。
【００３１】
以上の原理により、化学反応用カートリッジ１内の物質の移動を制御して、化学反応のための操作を行う。以下本実施形態では、試料を血液とし、試料採取器を採血管として説明する。
図１に示すようにカートリッジ１には、排出室７と、試料採取室８と、試料採取室８に繋がる流路９とが形成されている。流路９は図示しない前処理室に繋がれている。
試料採取室８には、弾性体３を貫通し、試料採取室８と外部とを連通する注入針５が付設されている。
注入針５と平行に排出針６が併設されている。排出室７は排出針６の内端に接続されている。すなわち、排出針６は弾性体３を貫通し排出室７と外部とを連通する。
排出室７は、カートリッジ内の流路や室を介して試料採取室８に繋がれていない独立した室である。排出室７自体は、複数の室を流路で繋いだ構成であっても良い。上述した原理で排出室７上の弾性体３をローラ等で押圧することにより、排出室７の内部にある空気その他の流体状の物質を、排出針６を介して外部に排出することができる。
【００３２】
注入針５は排出針６より長く、注入針５の外端部は排出針６の外端部より長く延出している。保護部材４の穴部４ａは、注入針５及び排出針６を包囲している。なお、保護部材４に代え、図４に示すようにカートリッジ本体１０に着脱自在なキャップ部材１１を針の保護部材としても良い。
【００３３】
次に、本カートリッジ１の使用方法につき図２及び図３を参照して説明する。
まず、注射器で人体等から採取した血液１２が内部に保持された採血管１３と、本カートリッジ１を用意する。採血管１３の開口端は、穿刺可能なゴム栓１４で密閉されている。
【００３４】
図２(a)(b)に示すように、採血管１３を穴部４ａに挿入する。このとき、ゴム栓１４側の端部を挿入方向前方にして挿入する。そのようにして穴部４ａに採血管１３を挿入しつつゴム栓１４に注入針５及び排出針６を穿刺する。採血管１３を穴部４ａの奥まで押し込み、これにより採血管１３と本カートリッジ１との接続を完了する。採血管１３は、注入針５及び排出針６と、穴部４ａとに保持され、本カートリッジ１と一体化する。この一体化した状態のまま、採血管１３から試料採取室８への血液の導入、血液の検査、採血管１３と本カートリッジ１の廃棄までを行う。
【００３５】
次に、採血管１３から試料採取室８への血液の導入を行う。
まず、図２(b)(c)に示すように、注入針５の外端開口を採血管１３内の血液１２内に配置するとともに、採血管１３内の血液１２外の空間に排出針６の外端開口を配置した状態とする。適宜、図２(c)に示すようにゴム栓１４側を上にして採血管１３を傾ける等によりこの状態をつくる。
この状態で、排出室７から排出針６を介して空気等を採血管１３内に充填する。これにより、採血管１３内の血液１２は、押出され注入針５を介して試料採取室８に注入される。
【００３６】
排出室７から排出針６を介して空気等を採血管１３内に充填する方法として、次の２例を挙げる。
まず一つの方法は、図３(a)に示すようにして、ローラ１６で排出室７上の弾性体を押圧し排気方向へ移動することにより行う方法である。ローラに代えスキージ、シリンジ等の他の押圧手段を用いても良い。この方法の場合、排出室７内の空気等により血液１２を押出す必要がある。したがって、排出室７の容積を、必要量の血液１２を試料採取室８に注入するために十分な大きさとする必要がある。
【００３７】
他の一つの方法は、図３(b)に示すようにして、注射器１７の注射針（第３の針）１７ａを排出室７に穿刺し、注射器１７により空気等を送出して、注射針１７ａ、排出室７及び排出針６を介して空気等を採血管１３内に充填する方法である。この方法の場合、血液１２を押出す空気等は外部から供給できるため、排出室７は注射針１７ａを穿刺しやすい程度の大きさがあれば足りる。
【００３８】
排出針６を介して採血管１３内に充填する流体状の物質は空気に限られず、油その他の試料に影響を与えない流体状の物質とすれば良い。図３(a)に示す方法の実施のためには、排出室７に空気、油その他の試料に影響を与えない流体状の物質が充填されたカートリッジを用いる。
また、図２(c)に示すように、初めに油を充填して油膜１５を形成しておき、その後、空気を充填して、空気が試料採取室８に混入されるのを防ぐことも有効である。
【００３９】
以上のようにして、試料採取室８への血液の導入を行い、その後、注入針５及び排出針６がゴム栓１４に穿刺され、採血管１３と本カートリッジ１とが接続された状態で、本カートリッジ１を血液の検査に使用する。さらにその後、その状態のまま採血管１３と本カートリッジ１とを廃棄する。
【００４０】
次に、図５を参照して他の形態の化学反応用カートリッジを示す。
図５に示す化学反応用カートリッジ２１は、排出針２３が付属しておらず、注入針２２のみ有するカートリッジである。この場合も注入針２２に保護キャップを設けることが好ましい。
【００４１】
注入針２２は、基板２と平行に延在するものでもよいが、外端部が基板２に対して傾いて配置されているものを示した。
このような傾いた注入針２２を有したカートリッジ２１にあっては、水平な台２４にカートリッジ２１を載置して状態において、血液注入時の適した角度に採血管１３のみを傾けることができる。
【００４２】
図５に示すカートリッジ２１にあっては、排出針２３が付属していないので、注入作業時に排出針２３をゴム栓１４に穿刺し、排出針２３を介して採血管内に、図示しないシリンダ等の装置により空気等を充填する。
【００４３】
以上の実施形態に拘わらず、注入針及び排出針を有し、かつ、注入針及び排出針の両外端部を基板に対して傾けたものを実施しても良い。この場合、カートリッジを水平に載置状態で、ローラ等による排出室等の押圧を行うことができる。
また、注入針及び排出針の保護部材を固定した又は着脱可能に付属させたカートリッジを実施するなど、種々の変更、組み合わせは任意である。
【００４４】
また、上記実施形態においては試料を血液としたが、本発明に適用できる試料はこれに限定されず、生体、自然界等から採取したあらゆるものが試料となり得る。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態に係る化学反応用カートリッジの平面図(a)、水平断面図(b)及び垂直断面図(c)である。
【図２】本発明の実施形態に係る化学反応用カートリッジ及び採血管の水平断面図(a)(b)及び垂直断面図(c)である。
【図３】本発明の実施形態に係る化学反応用カートリッジへの試料注入の様子を示す平面図(a)、及び他の方法の様子を示す平面図(b)である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る化学反応用カートリッジの垂直断面図である。
【図５】本発明の他の実施形態に係る化学反応用カートリッジ、採血管等の垂直断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１       化学反応用カートリッジ
２       基板
３       弾性体
４       保護部材
４ａ     穴部
５       注入針
６       排出針
７       排出室
８       試料採取室
９       流路
１１     キャップ部材
１３     採血管
１４     ゴム栓
１５     油膜
１６     ローラ
１７     注射器
１７ａ   注射針
【図１】
2008175608.tif 000003
【図２】
2008175608.tif 000004
【図３】
2008175608.tif 000005
【図４】
2008175608.tif 000006
【図５】
2008175608.tif 000007