(57)【要約】【課題】決められたプロトコルを個人差なく容易に達成することができ、使い捨ても可能であり、ウイルスや劇薬に対して安全な構造の化学反応用カートリッジを実現する。【解決手段】試料の化学的な反応を行うために用いられるカートリッジであって、  剛性体の基板と弾性体で形成された容器から構成され、前記容器内には、流路で連結または連結可能に配置された２つ以上の室が形成され、前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路または室あるいは両者を部分的に塞いでその流路または室にある流体状の物質を移動または阻止することができるように構成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料の化学的な反応を行うために用いられるカートリッジであって、
剛性体の基板と弾性体で形成された容器から構成され、
前記容器内には、流路で連結または連結可能に配置された２つ以上の室が形成され、
前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路または室あるいは両者を部分的に塞いでその流路または室にある流体状の物質を移動または阻止することができるように構成されたことを特徴とする化学反応用カートリッジ。
【請求項２】
前記外力は空気圧または機械的な外力であ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２つ以上の室の少なくとも１つの室には、反応前にあらかじめ反応液または反応用物質または試料が封入または固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項４】
前記反応液または反応用物質または試料を封入するために封入口を設け、この封入口は接着または溶融で封止され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】
前記試料を封入するために封入口を設け、この封入口は、容器表面より内部に向う凹部を持ち、封入した試料が容器外へ流出しないように形成されたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項６】
前記化学的な反応は、無機物または有機物または生体高分子または細胞を対象とし、混合または合成または溶解または分離または検出などの処理であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項７】
前記化学的な反応における反応物はカートリッジ外部へ押し出すことができるように構成されたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項８】
前記弾性体部は、その表面が実質上平坦または凹凸状に形成されていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項９】
前記弾性体部は、多層で形成され、各層には室が形成されると共に各層の室は流路で連結されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１０】
前記弾性体部の一部または全体が、透明であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１１】
前記流路または室は、その角が直角でなく曲率を持つ形状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１２】
前記流路または室は、その出入り口に可動部を持つ一方向弁が形成されているか、またはその出入口が細く形成されて一方向弁になっているか、または出入口が加圧により広がる弁となっていることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１３】
前記流路または室は、加圧によりカートリッジの厚さ方向に広がるように形成されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１４】
前記流路または室は、その表面が疎水性または親水性の処理が施されていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１５】
前記流路または室は、その表面がテフロン（登録商標）コートされていることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１６】
前記カートリッジには位置決め用のフックあるいはマーカが付けられていることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１７】
前記室内部に、分離攪拌用の突起またはホモジナイズ用の突起を持つことを特徴とする請求項１ないし１６のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１８】
前記室は、反応物の電圧、電流、発熱などの入出力信号を外部とやり取りするための導体が配置され、またはその導体の挿入が可能に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項１９】
前記室には、光学的な検出のための透明部材が、形成されるかまたは埋め込んであることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２０】
前記室の１つとして廃液収容のための廃液収容室が形成され、この廃液収容室には廃液を固化する固化反応剤が封入されていることを特徴とする請求項１ないし１９のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２１】
前記室には、遺伝子のＰＣＲ増幅を行うために温度変化を伝達するための金属、または前記室の温度を変化させるためのペルチェヒータが配置されていることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２２】
前記弾性体を、粘弾性体または塑性体としたことを特徴とする請求項１ないし２１のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２３】
前記流体状の物質を移動させるための円筒状のローラと最初に係合する側のカートリッジ端部が、カートリッジに対するローラの移動方向がカートリッジの厚さ方向またはその直角方向のどちらか一方向で済むように、テーパ状に形成されたことを特徴とする請求項１ないし２２のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２４】
ハイブリダイゼーション法によりＤＮＡやＲＮＡなどの生体高分子の検出または識別、あるいは抗原抗体反応によりタンパク質の検出または識別を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２５】
電気泳動法によりＤＮＡやＲＮＡ、タンパク質などの分子の検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２６】
ＨＰＬＣなどのクロマトグラフィー法により分子の検出を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２７】
ＵＶ光や可視光などにより分光法にて分子の検出を行うようにした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２８】
電気化学測定法により物質の化学反応や変化を測定するようにしたことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項２９】
フローサイトメータ法によりリンパ球などの細胞を蛍光などで識別し、細胞や血小板などの検出や分別を行うようにしたことを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項３０】
２体以上を組み合わせて化学反応用カートリッジを形成する場合、その組み合わせ面に突起または凹部または両方を形成して、組み合わせ面を密封状に接合した構造であることを特徴とする請求項１ないし２３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
【請求項３１】
請求項１ないし３０のいずれかに記載の化学反応用カートリッジの容器全体を、フライスまたは光造形またはエッチングにより作成した型を用いてキャスティング成形することを特徴とする化学反応用カートリッジの作製方法。
【請求項３２】
請求項１ないし３０のいずれかに記載の化学反応用カートリッジの流路または室あるいは両者を機械的手段により部分的に塞いで、試料の吸入、またはその流路または室にある流体状の物質を移動または阻止するように構成された化学反応用カートリッジ駆動システム。
【請求項３３】
前記機械的手段は、１つまたは複数の、円筒状のローラまたは球体またはビヤ樽状の押圧部材または円弧状の押圧部材または平板状の押え板により前記弾性体または粘弾性体または塑性体部を押圧するように構成されたものであることを特徴とする請求項３２に記載の化学反応用カートリッジ駆動システム。
【請求項３４】
前記機械的手段は、１次元以上の動きが可能な１組以上のアクチュエータにより剛性体を駆動して前記弾性体または粘弾性体または塑性体部を押圧するように構成されたものであることを特徴とする請求項３２に記載の化学反応用カートリッジ駆動システム。
【請求項３５】
前記機械的手段は、前記容器内にアクチュエータまたは剛性体またはＰＺＴまたは形状記憶合金などの押圧機構を埋め込み、これを外部からの駆動と併用して流路や室の一部を塞ぐように構成されたことを特徴とする請求項３２に記載の化学反応用カートリッジ駆動システム。
【請求項３６】
請求項１ないし３０のいずれかに記載の化学反応用カートリッジに対して、その内部にあるビーズを分散させるための振動を発生する振動源を有することを特徴とする化学反応用カートリッジ駆動システム。
【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に関し、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容易に行うことのできる化学反応用カートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、溶液の合成や溶解、検出、分離などの処理においては、通常試験管やビーカー、ピペットなどが利用されていた。例えば、図３６に示すように、物質Ａと物質Ｂを試験管あるいはビーカーなどの容器１と容器２に採取しておき、これを試験管あるいはビーカーなどの容器３に注入し、混合・攪拌などして物質Ｃを作る。このようにして合成された物質Ｃについては、例えば発光、発熱、呈色、比色などの観察が行われる。
あるいは、混合した物質をろ過あるいは遠心分離などして、目的の物質を分離抽出することもある。
【０００３】
また、溶解の処理、例えば有機溶剤で溶かすなどの処理においても試験管あるいはビーカーなどのガラス器具を用いて行われる。検出処理の場合も、図３６と同様に、容器１の被試験物質Aと容器２の試薬を容器３に入れてその反応結果を観察する。
【０００４】
他方、バイオアナライザなどでは、可撓性の材料で偏平な袋状に形成されたバッグが使用される（例えば、特許文献１参照）。
図３７は、特許文献１の特開２００２−３６５２９９号公報に記載のバイオチップの構成図である。同図（ａ）は断面図、同図（ｂ）は平面図である。周辺が密封された偏平な採血バッグ４１は、その中央部が魚形状の袋になっている。魚形状の袋の開口部にはゴム状の栓４２で密封されている。
【０００５】
採血バッグ４１はこの栓４２から奥に向かって順に、採取部４３、前処理部４４、結合部４５、廃液収容部４７が形成されている。採血時、栓４２を注射器（図示せず）内に差込む。注射器内部には注射針が突出していて栓４２を貫通するようになっている。
【０００６】
採血時は、注射器から外に出ている針先を被験者に突刺し、採血バッグ４１のフック５２、５３を外側に引張って、採取部４３内に血液を採取する。採血後は採血バッグから注射器を抜き去る。その後、図３８に示すように採血バッグ４１を回転ローラ６１、６２に挟んで採取部４３から前処理部４４の方へ押し潰して行く。採取血液は前処理部４４へ送られる。
【０００７】
ローラ６１、６２の位置が進み袋部４８を押し潰し始めると、袋部４８の溶液が弁４９を破って前処理部４４に流れ込んで来る。次に袋部５０についても同様にその溶液が前処理部４４に流れ込む。前処理部で所定の処理が終了すれば、ローラを回転させて、処理された血液を結合部４５へ送る。
【０００８】
結合部４５にはＤＮＡチップ４６が配置されていて、ハイブリダイズが行われる。前処理部４４から押し出された余分な血液や溶液は廃液収容部４７に溜まる。ハイブリダイズの行われたＤＮＡチップの状態は外部に配置された読出し装置により観察される。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−３６５２９９号公報  （第３頁−第４頁、図１−図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のビーカーやピペットなどを使用する方式では操作が煩雑であり、個人差も大きく、手間もかかるという課題があった。
また、採血バッグの場合には、弾性がないため溶液の移動が容易でないという問題があった。
したがって本発明が解決しようとする課題は、決められたプロトコルを個人差なく容易に達成することができ、使い捨ても可能であり、ウイルスや劇薬に対して安全な構造の化学反応用カートリッジを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、
試料の化学的な反応を行うために用いられるカートリッジであって、
剛性体の基板と弾性体で形成された容器から構成され、
前記容器内には、流路で連結または連結可能に配置された２つ以上の室が形成され、
前記容器外から前記弾性体に外力を加えることにより前記流路または室あるいは両者を部分的に塞いでその流路または室にある流体状の物質を移動または阻止することができるように構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）化学反応などについての決められたプロトコルを、個人差なく容易に達成することができる。
（２）本カートリッジは密閉型で使い捨ても可能であるため、ウイルスや劇薬に対して安全な構造である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。図１は本発明に係る化学反応用カートリッジの一実施例を示す構成図である。なお、図１（ａ）は斜視図、同図（ｂ）は弾性体下面図、同図（ｃ）はＺ−Ｚ’断面図である。化学反応用カートリッジ１００は、気密状で弾力性のあるゴムなどの弾性体１１０と、硬質材料で形成された位置決めおよび形状維持のための平板状の基板（剛性体の基板）１２０より形成されている。
なお、カートリッジの弾性体１１０としては、粘弾性体または塑性体を使用することもできる（ただし、実施例では弾性体を使用した場合を例にとって説明する）。
【００１４】
弾性体１１０の裏面には、図１（ｂ）のように、それぞれ表面側に凹んだ、溶液用の穴（以後室という）１１１、１１２と、反応部用の室（反応部室という）１１３と、廃液収容用の室（廃液収容室という）１１４と、各室にそれぞれつながる流路１１５が形成されている。
弾性体１１０の室と流路以外の平面状の接着領域１１６は、図１（ｃ）に示すように、基板１２０の表面に接着される。これにより各室と流路は弾性体１１０と基板１２０で密閉され、溶液の外部漏れが防止できる構造となっている。
【００１５】
このように構成されたカートリッジにおける溶液移送の動作を次に説明する。カートリッジ１００に形成された室１１１と１１２にはあらかじめ物質（以下、溶液を例にとるため溶液という）Ａと溶液Ｂをそれぞれ注入しておく。注入は、図１（ｃ）に示すように、弾性体１１０に直接注射針１１７を突刺して注射器１１８により注入する。弾性体１１０が弾性体材料で形成されているため、注射針１１７を抜くと針穴は自然に塞がる。なお、完全に密閉するには、溶液封入後に針穴を接着剤などで埋めるが、加熱溶解で封止してもよい。
【００１６】
図２に示すように、ローラ１３０を弾性体１１０の左端部で、室１１１が押し潰される程度に、上から押しつける。この状態で、図３（ａ）に示すようにローラ１３０を位置１のところから回転させて右方向へ移動すると、室１１１に保存されている溶液Ａが右方向へ押し出される。溶液Ａは流路１１５を通って反応部室１１３へ送り込まれる。室１１３に入っていた空気は廃液収容室１１４へ送り出される。
【００１７】
続いて、ローラ１３０を回転移動させて、図３（ｂ）のように位置２のところまで回転移動させて行くと、今度は室１１２内の溶液Ｂの送り出しが始る。溶液Ｂは流路１１５を通って反応部室１１３へ押し出される。このとき、流路１１５の途中もローラ１３０の押下により押し潰され、これが逆止弁となって、溶液Ｂの室１１１への逆流は防止される。
【００１８】
反応部室１１３には溶液ＡとＢが入り、混合して反応する。ここで言う反応とは、例えば、混合、合成、溶解、分離などである。
なお、このようなカートリッジの利用により、例えばダイオキシンやＤＮＡなどの検出が可能である。
【００１９】
さらに、図３（ｃ）に示すように、ローラ１３０を位置３〜６に回転移動した後、図３（ｄ）に示すように位置７へ逆回転移動させると、容易に溶液のミキシングを行うことができる。
なお、通常は、ローラ１３０は一方向への回転移動で（ワンパスで）終了する。
【００２０】
このようなカートリッジは小型、軽量、低価格に作製でき、密閉状のカートリッジ内で物質の混合や合成、溶解、分離、検出などの処理のプロトコルを個人差なく容易に行うことができる。
【００２１】
また、本発明のカートリッジは密閉型で使い捨ても可能であり、ウイルスや劇薬も安全に取り扱うことができる。例えば、工場排水や選鉱排水、およびこれらが流入する河川などの中に存在するシアンの検出に係る処理（中和、蒸留、中和、分取、混合、比色検出などの一連の処理）あるいは血流や患部からのＤＮＡ、蛋白の抽出などをこのカートリッジ内で安全かつ確実に行うことができる。
【００２２】
なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。したがって本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲でさらに多くの変更、変形をも含むものである。以下列挙する。
【００２３】
（１）図４に示すように、溶液Ａ、Ｂ用の室１１１、１１２ばかりでなく、流路１１５に通じる洗浄液や乾燥空気の保存用の室１４１、１４２などを形成してもよい。
（２）カートリッジ外からの外力による流路の押圧はローラに限らず、図５に示すようにシリンジ１５１に垂直方向の力を与えるアクチュエータなどで押すようにしてもよい。この場合、図４に示す室１１２などをアクチュエータで直接押すことで、室１１２の溶液を排出することもできる。
（３）図６に示すように、複数のアクチュエータを用いてポンプを実現しても構わない。この場合、シリンジ１５１を押し下げた後、幅広いシリンジ１５２を押し下げると溶液１５３を矢印方向（右方向）へ押し出すことができる。
【００２４】
（４）図７に示すように、動きが個別に制御可能な複数のアクチュエータをマトリックス状に配置したもので押圧すると、汎用の流路を持つカートリッジにも適用できる。
（５）図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、流路直上の弾性体１１０表面に凸部１６１を形成する。流路の幅や形、本数が変っても確実に流路を押し潰して塞ぐことができる。
【００２５】
（６）ローラがカートリッジ幅よりも短い場合、図９（ａ）のように、弾性体１１０の周辺部が反り上がるきらいがある。そのような場合には、同図（ｂ）に示すようにあらかじめ周辺部を押え枠１７１で押えておくようにするのがよい。
（７）図１０（ａ）に示すように、弾性体１１０の室と流路の接続部を有意に細く形成する。これにより室内の溶液は容易に排出できるが、流路側の溶液は粘性抵抗などにより室内に入れない。あるいは、同図（ｂ），（ｃ）のようにその接続部に膜状の弁を形成しておいてもよい。または同図（ｄ）のように、室の溶液の液圧でその弁を破き、溶液を押し出すようにしてもよい。
【００２６】
（８）円柱状のローラではなく、図１１に示すように、ビヤ樽状に中央部が膨らんだ（湾曲した）形状の押圧部材１８０でもよい。あるいは、図１２に示すように、球状の押圧部材１９０でもよい。あるいはまた、図１３に示すように、曲率半径の大きい円弧状の吸い取り紙式の押圧部材２００でもよく、押下した押圧部材２００を図示のように右回転させることにより溶液を矢印方向に押し出すことができる。
【００２７】
（９）図１４（ａ）に示すように、はじめから反応部室１１３を薄く形成しておき、加圧により厚さ方向に広がるようにしておくと反応部室１１３の空気を排出する必要がなくなるため、カートリッジ１００の弾性体１１０には廃液収容用の室は無くてもよい。
（１０）流路１１５（または室）の断面形状については、図１５（ａ）に示すように、隅が直角であると上から押圧したとき同図（ｂ）に示すように潰れて隅の部分に溶液が残りやすいため、同図（ｃ）に示すように隅には曲率半径Ｒの曲率を持たせる。流路１１５の高さをＨ、幅をＷとすると、ＲはＨまたはWの１／１０以上が望ましい。また、同図（ｄ）に示すように基板１２０との接合側の角もＲを付けた形状にするのがよい。
【００２８】
（１１）流路１１５の壁面には、溶液の付着を防止するために、流れる溶液が水溶性である場合には疎水性の表面、油性である場合には親水性の表面となるように表面処理すればよい。また、テフロン（登録商標）コートを施すか、または弾性体１１０の材質としてテフロン（登録商標）ゴムなどを使用してもよい。
（１２）弾性体１１０は２層以上にしてもよい。例えば、図１６の模式図（同図（ａ）は弾性体下面図、同図（ｂ）は断面図である）に示すように、１層目１１０ａに室２１０と２１１、２層目１１０ｂに室２２０を形成する。さらに、１層目１１０ａの室２１０には２層目１１０ｂの室２２０に通ずる流路２１２を形成する。このように、コンパクトに室を３次元化することができる。
【００２９】
（１３）反応部室１１３は、反応物の光や電圧、電流、発熱などが検出できるように形成する。例えば、光に対して弾性体全体を透明あるいは非透明（遮光）にする。あるいは、光測定部のみ透明にする。光測定部以外を遮光した場合、室に保存した試薬は光に対して保護される。あるいは、全体を絶縁体で形成し、部分的に導電性の弾性体（カーボン含有など）で形成してもよい。
【００３０】
反応物からの発光を観察する場合には、図１７（ａ）に示すように、弾性体１１０を透明な材料で形成しておき、反応物の発光を読取る読取手段２３０により観察する。なお、弾性体１１０は、全体が透明でなくても光測定部のみ透明であれば足りる。そしてここにはガラス室などを埋め込んでもよい。
【００３１】
また、電圧あるいは電流を検出する場合または電気泳動を行う場合は、図１７（ｂ）に示すように、反応部室１１３から直接検出信号を取り出すための導体２３１，２３２を配置しておく。または、同図（Ｃ）のように電極２３３，２３４を、必要なときに外部から挿入するようにしてもよい。
【００３２】
（１４）図１８に示すように、弾性体１１０に排出口２３５を設けておき、ローラ１３０の押圧により反応物を排出口から外部へ押し出すことができる構造にしてもよい。このとき、排出する反応物は安全な物だけにするのが望ましい。
（１５）図１９に示すように、弾性体１１０の上面に円弧状のテーパ２４１を設け、平板状の押え板２４０を上から垂直に押下することにより、溶液を矢印方向に送り出すようにしても構わない。
【００３３】
（１６）図２０に示すように、押え蓋２４２と基板１２０をヒンジ２４３で開閉自在に結合しておき、押え蓋２４２を閉じると溶液が送られるようにすることもできる。
（１７）試料の注入口に図２１に示すような凹部２５０を形成する。注射針１１７の抜きさし時に注入口に注入物が漏れて付着するが、同図（ｂ）に示すように漏れた注入物２５１は注入物の粘性や表面張力により凹部２５０の奥に留まり、カートリッジ外には出て来ない。注入する液（血液など）自体が危険なときに有効である。なお、注射針１１７の抜き跡２５２は自動的に閉じる。
【００３４】
（１８）弾性体の材質としては、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。また、材質は、完全な弾性体ではなく、粘弾性特性の樹脂や、ゲルのような塑性材でもよい。塑性変形に近い場合、図１５（ｂ）の場合でも隙間は生じ難くなる。
【００３５】
（１９）基板１２０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。曲げることが可能な剛体を使用した場合は、図２２（ａ），（ｂ）に示すように硬質の板あるいは台２６０の上にカートリッジを置いてローラ１３０で押圧するか、またはカートリッジ１００を上下から２つのローラ１３０で挟んで押圧する。
【００３６】
（２０）室１１１，１１２などに溶液を注入した後、注入口を封じるには、熱によるシール、接着剤によるシールが利用できる。
あるいは、図２３（ａ），（ｂ）に示すように、弾性体１１０を上下逆に置き、室を上向きにして溶液の注入を行う。その後、同図（ｂ）に示すように基板１２０で蓋をする。
（２１）弾性体１１０と基板１２０の接合は、接着の他、吸着（ＰＤＭＳとガラスの場合など）、あるいは超音波または加熱またはプラズマ処理あるいは振動などによる溶着であってもよい。
【００３７】
（２２）カートリッジでの検査対象物は、生体分子、有機物、無機物、あるいは細菌や患部、細胞などの生体である。
（２４）反応部用の室での抽出処理には、磁気ビーズ、シリカビーズ、シリカフィルタ、モノリスフィルタ、抗体、酵素、デンドリマーなどを抽出手段として利用できる。なお、磁気ビーズを分散させるための振動は、例えばカートリッジ外部に設けられた振動源から与えられる。
（２４）廃液収容室には、固化反応剤を入れておくのが安全上望ましい。
（２５）カートリッジには、剛体の基板が付加されているため、外力や測定時に正確な位置決めが可能であるが、さらに図２４（ａ）に示すように、外部から外力を加えるときの位置固定用にフックまたはフック用の孔２７０を設けておいてもよい。なお、図２４（ｂ）は作業台２７１に植設した係止棒２７２に同図（ａ）の孔２７０を合わせてカートリッジを作業台２７１に固定したときの側面図（断面図）である。
また、図２５に示すように、測定時などの位置決め点用のマーク２７３を付しておいてもよい。
【００３８】
（２６）試料の注入は、図２６に示すようにローラ１３０を利用する方式でもよい。すなわち、図２６（ａ）に示すように注射針１１７を突刺した後、同図（ｂ）に示すように押下したローラ１３０を注入口側から奥に向って回転移動する。これにより室１１１内に試料が吸入される［同図（ｃ）］。
【００３９】
試料吸入後、同図（ｄ）に示すように、注射針１１７を抜き去り、ローラ１３０を持ち上げ、再度ローラを元の位置に戻して、あるいは別途設けた第２のローラを押し当て、吸入した試料を奥へ送る。
なお、試料の粘性が大きければ、注射針１１７を抜かなくても同図（ｄ）の位置からローラの逆止弁効果を利用してカートリッジ内部へ試料を送ることができる。
【００４０】
（２７）前述のミキシング用に、図２７に示すように室１１３の中に、分離攪拌用の突起（あるいは壁）２８０を設けてもよい。
（２８）各室の形は、図２８の（ａ），（ｂ），（ｃ）のように六角形などの多角形、菱型、円形などでもよい。
【００４１】
（２９）本発明のカートリッジは、溶液だけでなく細胞も扱うことができる。図２９に示すように、反応部室１１３に対象の細胞を入れておき、他の室に入れた薬剤を細胞に供給・投与することにより、細胞の培養や反応を観察することもできる。
また、本発明のカートリッジは無細胞系の蛋白合成にも使用することができる。
【００４２】
（３０）図３０（ａ）に示すように表面に刃の付いた卸金状の突起２９０を基板１２０上に取りつけておき、同図（ｂ）に示すようにローラ１３０を左右に往復移動させることにより、すり潰し器の刃により室１１３内の細胞をホモジナイズすることができる。
【００４３】
（３１）本発明の用途例としては次のようなものがある。
（ａ）ブドウ糖の濃度を調べるグルコースセンサーとしての使用
密閉型で安全に検査できるという特徴がある。
（ｂ）ＮＯx測定やダイオキシン測定に使用
密閉型で、再現性があり、低コストに測定できる特徴がある。
（ｃ）毛髪や水質、食品中のカドミウム、シアン、砒素、水銀などの微量元素の検出
密閉型であるため、農薬や毒物などを比色法などにより安全に検出できる特徴がある。
【００４４】
（ｄ）ハイブリダイゼーション法によるＤＮＡやＲＮＡなどの生体高分子の検出または識別、あるいは抗原抗体反応によるタンパク質の検出や識別に利用できる。
（ｅ）電気泳動法によるＤＮＡやＲＮＡ、タンパク質の検出や識別に利用できる。
（ｆ）ＨＰＬＣなどのクロマトグラフィー法による分子の検出に利用できる。
（ｇ）ＵＶ光や可視光などによる分光法による分子の検出に利用できる。
（ｈ）電気化学測定法による物質の化学反応や変化の測定に、すなわちインピーダンス法などの電気化学測定法により物質の酸化還元反応などの化学反応や導電率変化を定性的または定量的に検出する測定に、利用できる。
（ｉ）フローサイトメータ法によりリンパ球などの細胞を蛍光などで識別し、細胞や血小板などの検出や分別に利用することができる。
【００４５】
（３２）遺伝子のＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）増幅用に、図３１に示すように、基板１２０内に金属３００を埋め込み、この金属３００の温度の上げ下げをペルチェヒータ３１０により制御するように構成することができる。このような構成によれば、熱交換が容易であり、簡単にＰＣＲ増幅を行うことができる。
（３３）図３２に示すように、カートリッジ１００内に、剛性体やＰＺＴ、形状記憶合金、アクチュエータなどの小型の押圧機構３２０を埋め込んでおき、アクチュエータ３２１などによる外圧と共にこれを駆動して押下させ流路の一部を塞ぐようにすることもできる。
【００４６】
（３４）反応部室１１３中の反応物を光で検出する場合、図３３に示すようにカートリッジ１００内に埋設した光導波路３３０を利用するようにしても構わない。
（３５）カートリッジの元の弾性体や基板の形は、フライス加工、光造型、ウェット／ドライエッチングなどの加工技術により作成することができる。
【００４７】
（３６）弾性体１１０と基板１２０は、接着の他、弾性変形や嵌合構造によりシールすることができる。図３４に示すような嵌合構造の場合、同図（ａ）に示すように弾性体１１０と基板１２０の接合部端面には相補型の直角三角形状の歯３４１，３４２が形成され、同図（ｂ）に示すようにこの歯同士を嵌め合わせる。なお、この歯は流路や室の周囲全体に形成されている。
このような形の嵌合によれば、弾性体を押下したとき横方向へ伸び難い特徴がある。また、同図（ｃ）のように室や流路に沿って突起を設けておくと、室や流路を容易にシールできる。
【００４８】
また、流路や室を部分的に塞いでその流路や室にある流体状の物質を移動または阻止するための外力は、機械的な外力に限らず、空気圧であってもよい。
【００４９】
また、カートリッジには、図３５に示すように、円筒状のローラが最初に係合する側（入口側）にテーパ３５０を形成してもよい。テーパ３５０を設けることにより、ローラ１３０は溶液を右方向に移動させるのに同図（ａ）と（ｂ）に示すような右方向への一方向だけの移動で済む。入口側がテーパになっていないカートリッジの場合には、ローラ１３０は同図（ｃ）〜（ｅ）に示すように下方向と右方向の二方向の移動が必要である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る化学反応用カートリッジの一実施例を示す構成図である。
【図２】動作状態を示す図である。
【図３】動作状態の他の例を示す図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図５】流路の押圧方式に係る実施例図である。
【図６】流路の押圧方式に係る他の実施例図である。
【図７】流路の押圧方式に係る他の実施例図である。
【図８】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図９】押圧方式を説明するための図である。
【図１０】流路の形状の一具体例を示す図である。
【図１１】他の押圧方式を説明するための図である。
【図１２】他の押圧方式を説明するための図である。
【図１３】他の押圧方式を説明するための図である。
【図１４】本発明の他の実施例を示す構成図である。
【図１５】流路あるいは室の形状に係る説明図である。
【図１６】層構造の弾性体に係る説明図である。
【図１７】反応部室の検出方式についての説明図である。
【図１８】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図１９】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図２０】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図２１】カートリッジの注入口の実施例を示す構成図である。
【図２２】基板の材質に関連する説明図である。
【図２３】注入と接合に係る方式を説明するための図である。
【図２４】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図２５】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図２６】試料の吸入方式を説明する図である。
【図２７】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図２８】室の形状の実施例図である。
【図２９】扱える対象を説明するための図である。
【図３０】細胞のホモジナイズが可能な実施例図である。
【図３１】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図３２】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図３３】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図３４】弾性体と基板との接合に係る実施例図である。
【図３５】カートリッジの他の実施例を示す構成図である。
【図３６】従来の処理方式を説明する図である。
【図３７】従来の採血バッグの構成図である。
【図３８】採血バッグの操作方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００  カートリッジ
１１０  弾性体
１１１、１１２、１４１、１４２  室
１１３  反応部室
１１４  廃液収容室
１１５  流路
１１６  接着領域
１１７  注射針
１１８  注射器
１２０  基板
１３０  ローラ
１５１、１５２、１５４  シリンジ
１５３  溶液
１６１  凸部
１７１  押え枠
１８０、１９０、２００  押圧部材
２１０、２１１、２２０  室
２１２  流路
２３０  光学手段
２３１、２３２  導体
２３３、２３４  電極
２３５  排出口
２４０  押え板
２４１、３５０  テーパ
２４３  ヒンジ
２５０  凹部
２５２  抜き跡
２７０  フック
２８０  突起
２９０  突起
３００  金属
３１０  ペルチェヒータ
３２０  押圧機構
３３０  光導波路
３４１、３４２  歯
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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