JP2005070006A

JP2005070006A - 化学反応用カートリッジ

Info

Publication number: JP2005070006A
Application number: JP2003303852A
Authority: JP
Inventors: Kazuhisa Fukushima; 和久福島
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2003-08-28
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】病原菌などを含んだ廃液あるいは環境ホルモンなどの危険物質を外部に出さない密閉構造とすると共に、内部流体制御を容易にするために最終段の廃液槽に開口部を設けたカートリッジであって、危険廃液が廃液槽から外部に出ないようにすると共に、容易に内部流体制御のできる化学反応用カートリッジを実現する。
【解決手段】密閉状に形成された容器内で検体の反応処理などを行うことができる化学反応用カートリッジであって、前記容器内に廃液槽が設けられ、この廃液槽内には廃液を吸収する吸液剤を入れておくと共に、廃液槽には外部に通じる開口部が設けられ、その開口部を気体のみ透過するフィルターで塞ぐ構造とする。

【選択図】図１

Description

本発明は、遺伝子診断システムに使用するバイオ診断用診断カートリッジあるいは環境計測用バイオセンサーカートリッジなどの各種化学反応用カートリッジに関し、特に、その内部にウィルスや環境ホルモンなどの危険物質を閉じ込めておく密閉構造型のカートリッジにおいて、カートリッジ内の流体の移送制御を容易にするための構造に関するものである。

近年、遺伝子診断システムに使用するバイオ診断用カートリッジや、環境計測用バイオセンサーカートリッジ、分析用のカートリッジは種々出現している。
なかでも、バイオ診断用カートリッジをはじめとする医療診断用カートリッジでは、検体に含まれる病原菌の外部への漏出を防ぐために密閉構造を採用しているが、最終段の廃液槽に外部への開口部を設けると、内部流体の移送制御（単に流体制御ともいう）を行い易い。現在、廃液槽に開口部を設け、疎水性の多孔質膜からなるフィルターでその開口部を覆った構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第ＷＯ０１／０１３１２７号公報

しかしながら、危険廃液を外部に出さない密閉構造でかつ外部に通ずる開口部を持ち、その開口部を多孔質膜からなるフィルターで覆った従来の構造では、万一カートリッジに異常な圧力が加わった場合、危険物質がフィルターを破損して外部に飛散する恐れがある。

本発明の目的は、このような課題を解決するもので、医療診断用カートリッジや環境計測用チップ、バイオカートリッジ、あるいはμＴＡＳを用いたLab-on-a-chipやFab-on-a-chipなど（以下総称して化学反応用カートリッジという）で、病原菌などを含んだ廃液あるいは環境ホルモンなどの危険物質を外部に出さない密閉構造とすると共に、内部流体制御を容易にするために最終段の廃液槽に開口部を設けたカートリッジであって、危険廃液が廃液槽から外部に出ないようにすると共に、容易に内部流体制御のできる化学反応用カートリッジを実現することにある。

このような課題を達成するために、本発明に係る請求項１の発明は、
密閉状に形成された容器内で検体の反応や処理などを行うための化学反応用カートリッジであって、前記容器内に廃液槽が設けられ、この廃液槽内には廃液を吸収する吸液剤を入れておくと共に、廃液槽には外部に通じる開口部が設けられ、その開口部は気体のみ透過するフィルターで塞がれていることを特徴とする。

このような構成によれば、廃液あるいは環境ホルモンなどの危険物質を廃液槽内にゲル化して捕獲することができ、万一カートリッジが破損してもゲル化されているので危険物質が飛散することを防止できる。また、危険物質をゲル化することにより、カートリッジ内での逆流を防止できる。これと同時に、廃液槽にフィルターで塞がれた開口部を形成したことにより、カートリッジ内の気体を容易に外部へ排出でき、内部流体制御が極めて容易になる。

この場合、フィルターとしては、請求項２に記載のように、気体は透過できるが液体および固体は透過できない疎水性の多孔質膜である。
また、吸液剤は、請求項３に記載のように、廃液を吸収すると共にゲル化することのできる吸液剤である。
また、開口部は、請求項４のように、１つまたは複数の孔から形成することができる。

また、化学反応用カートリッジとしては、例えば、請求項５のように、検体や試薬、処理液などをそれぞれ溜めておく複数の室と、前記検体や試薬、処理液などが送り込まれる反応室と、これらの室および前記廃棄槽を連結する流路を備え、検体や試薬、処理液などを反応室に移送すると共に廃液を廃棄槽に移送する手段を設けたものを使用することができる。
また、本発明は、請求項６に記載のように、遺伝子診断用カートリッジや環境計測用チップを含むバイオカートリッジ、あるいはμＴＡＳを用いたLab-on-a-chipやFab-on-a-chipに適用できる。

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）廃液あるいは環境ホルモンなどの危険物質を廃液槽内にゲル化して捕獲することができ、万一カートリッジが破損してもゲル化されているので危険物質が飛散することを防止できる。
（２）危険物質をゲル化することにより、廃液槽に入った廃液の逆流を容易に防ぐことができる。
（３）本発明は、遺伝子診断用カートリッジや環境計測用チップを含むバイオカートリッジ、あるいはμＴＡＳを用いたLab-on-a-chipやFab-on-a-chipにも容易に適用できる。
（４）廃液槽に、疎水性の多孔室膜のフィルターで塞いだ開口部を設けて、気体の排出口を用意したため、流体の移送制御が極めて容易になった。
（５）カートリッジの小型化にとって極めて有利な廃液処理手段である。

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概観図、図２は化学反応用カートリッジの平板状部材２の模式的斜視図、図３は化学反応用カートリッジの断面図である。
化学反応用カートリッジ１は図１に示すように平板状部材２にカバー３を被せた構造である（これを容器ともいう）。平板状部材２には、複数の室１０〜１６とそれらを連結する流路２０が形成されている。これらの室１０〜１６および流路２０はいずれも平板状部材２を貫通しない穴および溝である。

室１０には検体もしくは測定標本（以下総称して検体という）が注入される。他の室１１〜１４には、検体に混合する試薬や処理液、あるいは洗浄液などが適宜貯蔵される。室１５は反応室であり、室１０からの検体や室１１〜１４からの処理液などが流路２０経由で送り込まれる。室１６（以後廃液槽という）には、廃液を含んでゲル化する吸液剤１７が保存される。

このような室および流路が形成された化学反応用カートリッジの上面にはカバー３が密封状に被せられ、これにより、中空状の室や流路が形成される。ただし、廃液槽１６上部のカバー３には、貫通孔でなる開口（この開口は、１つに限らず複数個でもよく、また１箇所に限らず複数箇所であってもよい。したがって、ここではこれを開口部と称する）３１が設けられている。この開口部３１には、気体は通すが液体および固体は遮断するという性質を有した疎水性の多孔質膜のフィルター３２が取付けられている。フィルター３２は、開口部３１から廃液が漏出しないようにカバー３の表面側または裏面側あるいはその中間位置に（図では裏面側に）取付けてある。

最終段の廃液槽１６が密閉構造となっている場合、流体制御を容易にするためには廃液槽を真空にしておくか、または外部への開口を必要とする。本発明は開口部を設けた構造である。開口部での廃液漏出防止は、フィルター３２で廃液を外部に出さないようにすることと、危険な廃液そのものをゲル化して外に出難くすることの組合せにより実現している。

このような化学反応用カートリッジにおける操作方法を説明する。室１１〜１４には必要な試薬や処理液をあらかじめ注入しておく。室１０に検体を注入した後、検体を反応室１５に移送する。
なお、室１０への検体の注入には、例えば弾性体で形成された注入口を化学反応用カートリッジに設け、その注入口に注射針を刺し込み検体を注入する方式などを利用することができる。

反応室１５で反応した後の反応物の測定は、反応室に埋設した電極（図示せず）を通じて外部の測定器により測定する。あるいは、反応物からの発光を測定する場合には、室１５の上面に設けた透明窓（図示せず）を通して読取装置により測定する。

このような一連の分析準備および測定はプロトコルの各段階に従ってカートリッジ内で行われてゆくが、その時々に生じた廃液は最終的に廃液槽１６へ送り込まれる。廃液槽１６に保存の吸液剤はその廃液を吸収し、ゲル化する。したがって、病原菌などを含んだ廃液あるいは環境ホルモンなどの危険物質はカートリッジの廃液槽１６内に安全に捕捉しておくことができる。万一カートリッジが破損しても、ゲル化してあるため危険物質が周囲に飛散することはない。なお、吸液剤によるゲル化は、反応室１５側への逆流防止にもなっている。

この場合、廃液槽１６へは廃液のみならず室や流路に入っていた気体も送り込まれるが、その気体だけはフィルター３２を通り抜けて開口部３１から外部へ排出される。そのため、加圧による流体移送時に廃液槽１６や他の室の気圧は高くならず、内部流体制御が容易に行われる。また、流体移送のための加圧を止めても、カートリッジ内部での気圧差はないため、室や流路にある流体の逆流は生じない。

なお、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更に多くの変更、変形をも含むものである。
例えば、開口部は実施例ではカバー３に形成しているが、平板状部材２に形成してもよい。また、開口部は円形の孔に限らず任意の形状の孔とすることができる。あるいは、複数個の孔からなる開口部、あるいは網目状の開口部としてもよい。ただし、いずれの開口部の孔もすべてフィルターで塞ぐ必要がある。

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概観図である。本発明に係る化学反応用カートリッジの平板状部材の模式的斜視図である。本発明に係る化学反応用カートリッジの断面図である。

符号の説明

１化学反応用カートリッジ
２平板状部材
３カバー
１０，１１，１３，１４室
１５反応室
１６廃液槽
１７吸液剤
２０流路
３１開口部
３２フィルター

Claims

密閉状に形成された容器内で検体の反応や処理などを行うための化学反応用カートリッジであって、
前記容器内に廃液槽が設けられ、
この廃液槽内には廃液を吸収する吸液剤を入れておくと共に、廃液槽には外部に通じる開口部が設けられ、その開口部は気体のみ透過するフィルターで塞がれている
ことを特徴とする化学反応用カートリッジ。
前記フィルターは、気体は透過できるが液体および固体は透過できない疎水性の多孔質膜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。
前記吸液剤は、廃液を吸収すると共にゲル化することのできる吸液剤であ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。
前記開口部は、１つまたは複数の孔からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の化学反応用カートリッジ。
前記化学反応用カートリッジは、検体や試薬、処理液などをそれぞれ溜めておく複数の室と、前記検体や試薬、処理液などが送り込まれる反応室と、これらの室および前記廃棄槽を連結する流路を備え、検体や試薬、処理液などを反応室に移送すると共に廃液を廃棄槽に移送する手段を設け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。
前記化学反応用カートリッジは、遺伝子診断用カートリッジや環境計測用チップを含むバイオカートリッジ、あるいはμＴＡＳを用いたLab-on-a-chipやFab-on-a-chip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。