(57)【要約】【課題】試料導入後、化学反応用カートリッジを安全に取り扱うことができるようにする。【解決手段】化学反応用カートリッジ１０は、カートリッジ本体１の穿刺部６を覆い、開口１２を密閉する手段１３を有した密封部材１１を有する。試料を注入するための針を穿刺部６に穿刺して試料を注入した後、密封部材１１により、少なくとも穿刺部６を内部に含めて密封して、化学反応用カートリッジ１０を試料の検査等に使用し、廃棄する。密封部材は、カートリッジ本体全体を覆う袋状のものでもよい。【選択図】図１
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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供給される試料を一旦保持する試料採取室と、
前記試料採取室へ試料を注入するための注入針を穿刺する穿刺部とを有し、
さらに、前記穿刺部に穿刺される前記注入針を受け入れ可能にする開口が形成され、前記開口を密閉して前記穿刺部を密封することが可能に構成された密封部材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】
前記密封部材は、前記開口の密閉手段としてレールファスナー構造、粘着シール又は接着シール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】
前記密封部材は、カートリッジ本体全体を覆う袋状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項４】
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カートリッジ本体の裏面に備え、前記基板の裏面に位置決め時係止用の凹凸を有することを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項５】
前記密封部材の全部又は一部に遮光性が付加されてなることを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項６】
前記密封部材に透光性のある検出窓部が、光学的検出の対象物の収められる室を覆う部位に設けられてなることを特徴とする請求項５に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項７】
前記密封部材に金属膜が、少なくとも外部からの加熱の対象物の収められる室を覆う部位に設けられてなることを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項８】
請求項１から請求項７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、
前記注入針を前記開口に通して前記穿刺部に穿刺し、該注入針を介して前記試料採取室に試料を注入し、該注入針を抜き去り、前記開口を密閉し、
その密閉した状態で、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化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項９】
前記注入針を前記開口に通して前記穿刺部に穿刺し、該注入針を介して前記試料採取室に試料を注入し、該注入針を抜き去り、前記開口を密閉し、
その密閉した状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用し、廃棄することを特徴とする請求項８に記載の化学反応用カートリッジの使用方法。
【請求項１０】
前記密封部材の前記開口のある端部を熱融着させて前記開口の密閉を行うことを特徴とする請求項８又は請求項９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。試料の注入後、注射針はカートリッジから抜き取られる。特許文献１記載の発明によれば、試料の採取後、ローラの押圧等により適時に試料をカートリッジ内の前処理室や反応室等へ移送することができる
【特許文献１】特開２００５−０３７３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、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った後、穿刺部周囲の凹部により、漏洩した試料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。
【０００５】
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、試料導入後、安全に取り扱う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】
【０００６】
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供給される試料を一旦保持する試料採取室と、
前記試料採取室へ試料を注入するための注入針を穿刺する穿刺部とを有し、
さらに、前記穿刺部に穿刺される前記注入針を受け入れ可能にする開口が形成され、前記開口を密閉して前記穿刺部を密封することが可能に構成された密封部材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。
【０００７】
請求項２記載の発明は、前記密封部材は、前記開口の密閉手段としてレールファスナー構造、粘着シール又は接着シール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。
【０００８】
請求項３記載の発明は、前記密封部材は、カートリッジ本体全体を覆う袋状であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の化学反応用カートリッジである。
【０００９】
請求項４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カートリッジ本体の裏面に備え、前記基板の裏面に位置決め時係止用の凹凸を有することを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１０】
請求項５記載の発明は、前記密封部材の全部又は一部に遮光性が付加されてなることを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１１】
請求項６記載の発明は、前記密封部材に透光性のある検出窓部が、光学的検出の対象物の収められる室を覆う部位に設けられてなることを特徴とする請求項５に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１２】
請求項７記載の発明は、前記密封部材に金属膜が、少なくとも外部からの加熱の対象物の収められる室を覆う部位に設けられてなることを特徴とする請求項３に記載の化学反応用カートリッジである。
【００１３】
請求項８記載の発明は、請求項１から請求項７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、
前記注入針を前記開口に通して前記穿刺部に穿刺し、該注入針を介して前記試料採取室に試料を注入し、該注入針を抜き去り、前記開口を密閉し、
その密閉した状態で、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化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００１４】
請求項９記載の発明は、前記注入針を前記開口に通して前記穿刺部に穿刺し、該注入針を介して前記試料採取室に試料を注入し、該注入針を抜き去り、前記開口を密閉し、
その密閉した状態で、化学反応用カートリッジを試料の検査に使用し、廃棄することを特徴とする請求項８に記載の化学反応用カートリッジの使用方法である。
【００１５】
請求項１０記載の発明は、前記密封部材の前記開口のある端部を熱融着させて前記開口の密閉を行うことを特徴とする請求項８又は請求項９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】
【００１６】
本発明によれば、試料導入後、穿刺部を密封することにより、試料の漏洩や外気への暴露等の汚染を防ぎ安全性が増し、検査使用時、廃棄時等において化学反応用カートリッジを安全に取り扱う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】
【００１７】
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。
【００１８】
〔第１実施形態〕
まず、本発明の第１実施形態につき図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る化学反応用カートリッジ１０の垂直断面図(a)及び斜視図(b)である。
図１に示すように、化学反応用カートリッジ１０は、カートリッジ本体１の端部に密封部材１１が付設されたものである。カートリッジ本体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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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、カートリッジ本体１内の物質の移動が制御される。
【００２４】
以上の原理により、カートリッジ本体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。
図１に示すようにカートリッジ本体１には、試料採取室４と、試料採取室４に繋がる流路５とが形成されている。流路５は図示しない前処理室等の他の室に繋がれている。
カートリッジ本体１の端部には、穿刺部６が形成されている。穿刺部６は、弾性体３の部分に形成される。穿刺部６は、カートリッジ本体１の端面から窪んだ穴状に形成され、試料採取室４に隣接して形成されている。穿刺部６の穴の底部が、ちょうど試料採取室４
との間の隔壁となるように形成されており、この部分に注入針を穿刺することにより血液等の試料を注入できる。なお、血液のほか、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。
【００２５】
密封部材１１は、穿刺部６が形成された端部を覆うように付設されている。密封部材１１とカートリッジ本体１との間は、接着、溶着等により気密に接合される。密封部材１１の開口１２を密閉する手段として、密封部材１１は、レールファスナー構造１３を有する。
【００２６】
試料注入時には、図２(a)に示すように、レールファスナー構造１３を外して、開口１２を開いた状態とする。なお、試料注入前に開口１２を閉めておく必要は無い。
次に、注射器等に接続された注入針７を開口１２に通して密封部材１１内に挿入する。さらに、注入針７を穿刺部６の底部に穿刺して、その先端を試料採取室４まで貫通させる。さらに、注入針７を介して試料を注入した後、注入針７を抜き去り、レールファスナー構造１３を嵌めて開口１２を密閉する。これにより、穿刺部６は密封される。開口１２は、注入針７を受け入れ可能にする大きさを有すれば足りる。
【００２７】
以上のようにして、試料採取室４への試料の導入を行い、迅速に開口１２を密閉する。その後は、開口１２を不必要に開くことは避け、開口１２を密閉した状態で本カートリッジ１０を血液等の試料の検査に使用する。さらにその後、開口１２を密閉した状態で本カートリッジ１０を廃棄する。
【００２８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態につき図３を参照して説明する。
本実施形態の化学反応用カートリッジ２０は、カートリッジ本体１と、カートリッジ本体１全体を覆う袋状の密封部材２１とからなる。密封部材２１は、透明で樹脂製の袋体で、レールファスナー構造１３と一体に形成されている。カートリッジ本体１内の物質の移動のためのローラ等による弾性体への押圧は、密封部材２１の外から行う。そのため、密封部材２１は弾性体への押圧を妨げない柔軟性のあるものが好ましい。
【００２９】
密封部材２１の内面に金属膜２２が形成されている。なお、金属膜２２無しで実施することも有効である。密封部材２１は、この金属膜２２を付設されたことにより、金属膜２２を有する部分に遮光性が付加され、カートリッジ本体１内に収められる物質に光が照射されることによるその物質の変質、劣化等を防ぎ、保存性を向上することができる。遮光性が付加するためには、金属膜によらず、着色等で行っても良い。
【００３０】
検出窓部２３に相当する部分では金属膜２２は開口を有し、検出窓部２３の透光性が確保されている。室９は、蛍光物質が付加されたＤＮＡ等の光学的検出の対象物の収められる室である。
【００３１】
室８は、外部からの加熱の対象物の収められる室である。金属膜２２により室８への熱伝導性が良くなり、効率よく室８内の物質を加熱することができる。金属膜２２は、室８の直上領域のみに孤立して設けても良い。また、室８の直上領域において密封部材２１に開口を設けて金属膜２２を外側に露出させてもよい。これによりさらに熱伝導効率を上げることができる。また、金属膜２２は、密封部材２１の外面に設けても良い。
【００３２】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態につき図４を参照して説明する。
本実施形態は、密封部材の開口の密閉手段に関し、他の構造、方法を構成するものである。図４に示すように、本実施形態の化学反応用カートリッジ３０は、上記実施形態と同様に密封部材３１を有する。密封部材３１の開口１２側の端部内面には、粘着のり又は接着剤によるシール層３２，３３が対向する領域に付加されている。図４(a)に示すように、シール層３２，３３は剥離紙３４により隔絶されている。
【００３３】
図４(b)に示すように、シール層３２，３３のうちいずれか一方を剥離紙３４から剥がすことにより、開口１２を開くことができる。開口１２を開き、試料の注入を行った後は、図４(c)に示すように、剥離紙３４をシール層３２，３３から剥がして抜き去り、シール層３２，３３を圧着して開口１２を密閉する。
【００３４】
また、他の実施形態としては、シール層３２，３３を無しとして、密封部材３１の開口１２のある端部を熱融着させて開口１２の密閉を行うことである。すなわち、密封部材３１の開口１２側に延出し、互いに合わされる縁部同士を熱融着させて開口１２の密閉を行う。
【００３５】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態につき図５を参照して説明する。
本実施形態は、密封部材の開口の密閉手段に関し、他の構造、方法を構成するものである。図４に示すように、本実施形態の化学反応用カートリッジ４０は、上記実施形態と同様に密封部材４１を有する。密封部材４１の開口１２側の互いに合わされる縁部ａ，ｂは異なる長さに形成されている。
【００３６】
縁部ａの外面ａ１と、縁部ｂの内面ｂ１とに、粘着のり又は接着剤によるシール層を施しておき、それぞれの剥離紙を剥がして図５(b)に示す状態に折り曲げて密閉する。
これに加えて、縁部ａの内面ａ２と、これに対向する縁部ｂの内面ｂ２とに、粘着のり又は接着剤によるシール層を施し、上記第３実施形態と同様の密閉を行い、二重のシールとしてもよい。
【００３７】
また、粘着のり又は接着剤によるシールに代え、図５(b)に示す折り曲げ状態にて、縁部ａ，ｂ同士を熱融着させて開口１２の密閉を行うことも有効である。この場合、縁部ａの外面ａ１と、縁部ｂの内面ｂ１との融着、縁部ａの内面ａ２と、これに対向する縁部ｂの内面ｂ２との融着の双方を行って、二重のシールとすることが好ましい。
【００３８】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態につき図６を参照して説明する。
本実施形態は、カートリッジの位置決めのための構造、方法を構成するものである。
図６に示すように、本実施形態の化学反応用カートリッジ５０は、上記実施形態と同様に密封部材５１を有する。図６(a)に示すように、カートリッジ本体１の裏面の基板部分に穴５２を設ける。そして、図６(b)に示しように、作業台５３への位置決め固定は、作業台５３上に突起５４を立設しておき、密封部材５１を介在させたまま、突起５４をカートリッジ本体１の穴５２に嵌合させることにより行う。
【００３９】
穴５２と突起５４との嵌合のみならず、作業台側の凹凸に係止する形状の凹凸を基板の裏面に形成すれば足りる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る化学反応用カートリッジの垂直断面図(a)及び斜視図(b)である。
【図２】本発明の第１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垂直断面図(a)、及び試料注入後の密封の様子を示す垂直断面図(b)である。
【図３】本発明の第２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４】本発明の第３実施形態に係る化学反応用カートリッジの開封、密閉の様子を示す垂直断面図(a)(b)(c)である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る化学反応用カートリッジの密閉の構造を示す垂直断面図(a)(b)である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る化学反応用カートリッジの位置決め構造を示す垂直断面図(a)(b)である。
【符号の説明】
【００４１】
１    カートリッジ本体
２    基板
３    弾性体
４    試料採取室
５    流路
６    穿刺部
７    注入針
１０  化学反応用カートリッジ（第１実施形態）
１１  密封部材
１２  開口
１３  レールファスナー構造
２０  化学反応用カートリッジ（第２実施形態）
２１  密封部材
２２  金属膜
２３  検出窓部
３０  化学反応用カートリッジ（第３実施形態）
３１  密封部材
３２，３３    シール層
３４  剥離紙
４０  化学反応用カートリッジ（第４実施形態）
４１  密封部材
５０  化学反応用カートリッジ（第５実施形態）
５１  密封部材
５２  穴
５３  作業台
５４  突起
【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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