JPH04212036A - 化学反応パック及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は化学反応パックに関し
、より詳細には、試験液体が近接するチャンバから検出
チャンバに徐々に搬送され、光学的読み取りがされると
きに検出チャンバを光が通過される、使い捨て型の化学
反応パックに関する。

【０００２】

【従来の技術】生体流体用のアナライザは色々な試験工
程を実行することができる。そのような工程の間に生体
流体、例えば、血清、血漿、尿もしくは他の流体は試薬
流体との混合を受ける。生体流体と試薬との間の化学反
応は汚染を避けるためにそのプロセスの処理を注意深く
行う必要がある。

【０００３】ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）技術は抽
出されたＤＮＡ等の拡散材料を僅か１個の細胞から数億
まで増幅することを可能とする。例えば、ヒトの免疫不
全ビールス（ＨＩＶと称されＡＩＤＳの原因となる）の
ＤＮＡのような単一のＤＮＡストランドが増幅試薬に添
加されると、数億のＤＮＡのコピーを比較的に短時間で
得ることができる。

【０００４】そのような反応は代表的には蓋付のプラス
チック容器において行われる。そのプロセスをもっと進
行させ、もしくはその内容物を検査するために容器は開
放され、試験サンプリングが取り出され、もしくは更に
別の試薬が添加される。

【０００５】前記技術はＰＣＲ技術を簡便にかつ広範に
使用するには不充分であることがわかってきた。それは
液体を開封したときもしくは液体の輸送中にエーロゾル
を生成することからである。即ち、そのようなエーロゾ
ルは増幅された核酸材料、即ちＤＮＡを多少は含有して
おり、環境中に放散されるおそれがある。通常はこのこ
とは大きな問題にならない。しかしながら、たった一個
のＤＮＡからも汚染は起こり得るものであり、他の増幅
コンテナをだめにしてしまう。

【０００６】汚染の問題は熟練者によってある程度は避
けることができる。即ち、熟練者は、エーロゾルの発生
を少なくするようにコンテナの蓋を開けるべく色々と工
夫をこらすからである。しかしながら、このためにはコ
ツが必要であり、一般的な使用からみて実際的ではない
。オペレータの介入を最小としかつ試験工程での汚染の
機会を小さくすることができるものであればどのような
機構でもそれなりの利点がある。

【０００７】公知のフレキシブルな反応パックではその
内部で反応を封じ込めている。例として米国特許第４，
６７３，６０７号がある。この特許ではチャンバ１２３
，１２４及び１２５（第１２図）に外部から圧力が引加
されると、一時的なシールは破られ、液体の内容物が共
通の反応チャンバ１２２に導入される。この構成では収
納チャンバからの液体の射出が高圧となり、速度はそも
そも制御不能である。従って、次のチャンバへの液体の
射出圧を制御することができる反応容器の要請があった
のである。

【０００８】公知のフレキシブル反応パックで液体の伝
達のための直列の３又はそれ以上のチャンバを設けたも
のも知られており、例えば、米国特許第３，０３６，８
９４号に記載されている。しかしながら、各チャンバは
その下流に流れが起きることがないように一時的にシー
ルされる。その結果、各チャンバはそのチャンバへの上
流のチャンバからの流れを停止することができるだけで
あり、もっと下流の目標のチャンバに進む際のゆっくり
としてはいるが連続的な制御された流れを形成すること
はできなかった。

【０００９】この発明の目的は、もっと下流の目標のチ
ャンバに進む際の緩慢ではあるが連続的な、破壊可能チ
ャンバからの制御された流れを形成することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明の目的を達成す
る化学反応パック及び試験液体輸送方法はポリメラーゼ
連鎖反応（ＰＣＲ）技術において汚染を防止するため採
用することができるる。この発明の大きな特徴というの
は、試験液体を、その液体を密封された本体内に封入し
かしながら、近接したチャンバ間で簡略に輸送すること
にあり、これにより液体の露出及び液体が環境に散逸さ
れるおそれは最小となる。

【００１１】この発明によれば、前記目的は少なくとも
３つのチャンバに分割される流体が不透過性の柔軟な材
料から形成されるシールされた中空本体によって達成さ
れる。自動的処理を容易とするため一部のチャンバはな
るべくは相互に整列している。試験液体のような液体が
最初から第１のチャンバ内に包含されている。中空本体
は、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体連通
のための常態では閉鎖した手段と、第２チャンバから第
３チャンバ（検出チャンバ）への流体連通のための常態
では開放した手段とを具備し、光学的読み取りの実行時
にこの第３のチャンバを通して光が通過される。第１の
チャンバに直線的な方向に圧力を引加すると、第１のチ
ャンバと第２のチャンバとの間の流体連通のための常態
では閉鎖した手段は開放され、試験液体は第１のチャン
バから第２のチャンバに流入せしめられる。

【００１２】好ましい形態では、流体連通のための常態
では閉鎖した手段は第１のチャンバと第２のチャンバと
の間の接合部である。この接合部は第１のチャンバを加
圧することによって容易に開放することができる。直線
方向に進行する圧力が第１のチャンバに引加されたとき
に、その中の試験液体の圧力は増大され、接合部を緊張
せしめる。第１のチャンバに引加される力が充分に大き
いときに第１のチャンバと第２のチャンバとの間の常態
は閉鎖した第１の流体連通手段を開放せしめるのに充分
な内部圧力が発生される。

【００１３】第２のもしくは膨張チャンバに、試験液体
が分散せしめられ、流体連通手段を通して流入する液体
の圧力は減少もしくは解放せしめられる。実施例では第
２のもしくは膨張チャンバの幅は二つの近接するチャン
バを接合する流体連通手段の幅より大きくなっている。 必然的に流体連通手段から試験液体が流通する際に液体
は急速膨張を行い、膨張チャンバ内に充満される。この
膨張効果によって試験液体の圧力が減少せしめられる。 第１のチャンバと第２のチャンバ間の接合領域は破裂も
しくは狭い状態から広い状態に拡開させるのが好ましく
、試験液体はこの領域を容易に通過することができる。

【００１４】第２のチャンバと第３のチャンバ間の連通
のための常態は開放した手段は第２のチャンバと第３の
チャンバ間で液体を均一に流通せしめる。容易に分かる
ように、第１のチャンバと第２のチャンバとの間の流体
連通手段を通して流通する液体と第２もしくは膨張チャ
ンバの内容物との間には大きな圧力差がある。直線的な
方向の圧力が第２のチャンバに引加されると、試験液体
は第２チャンバから常態では開放した流体連通手段を通
して検出チャンバに自由に分配される。シールもしくは
接合領域を破断せしめる必要はないことから、試験液体
は第２のチャンバから検出チャンバに向けて整然とかつ
均等に流入される。好ましくは第２もしくは第３のチャ
ンバはその内面上に試薬は貼着されていない。この発明
の使い捨て型の化学反応パックは密封もしくは閉鎖され
た状態で働く。従って、上記問題を解決するため、第１
、第２、第３のチャンバに分割される流体不透過性のシ
ート材料より形成された中空本体より成る化学反応パッ
ク内の試験液体を搬送する方法とう発明も成立する。 第１及び第２のチャンバはこれらの間の流体連通のため
の常態では閉鎖した手段を具備する。第２及び第３のチ
ャンバはこれらの間の流体連通のための常態では開放し
た手段を具備する。

【００１５】反応パック内で試験液体の搬送を行う方法
は、試験液体を第１のチャンバ内で密封する段階と、外
力を第１のチャンバに引加し、流体連通のための常態で
は閉鎖した手段を開放に至らしめ、試験液体は第１のチ
ャンバから輸送され、第２のチャンバに分散され、液体
の圧力を減少せしめ、次いで、第３のチャンバ内で液体
の反応もしくは検査が実行される。液体の搬送方法は、
追加的処理工程として、第２のチャンバから第３のチャ
ンバへ、第２のチャンバと第３のチャンバ間の常態では
開放した流体連通手段を通して均一な流れ状態で、試験
液体を搬送せしめる段階を具備せしめることができる。

【００１６】この発明は色々な形態において実施可能で
あるが、以下好ましい実施例について添付図面を参照し
ながら説明する。しかしながら、この実施例はあくまで
も例示であってこの発明を実施例に限定する意図は全然
ないものである。

【００１７】

【実施例】図面を参照すると、図示される使い捨て型の
化学反応パック１０はどのような向きにおいて支持して
もよいが、例えば実質的に水平方向に支持することがで
きる。反応パックは密封された中空本体１２を具備し、
中空本体１２は、なるべくは、適当な長さ及び幅の重な
った接着されたストリップ１３及び１４により構成され
る。各ストリップは流体不透過性の柔軟なもしくは透明
な材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、もし
くは類似のプラスチック材料、によって形成するのが好
ましい。ここに使用する“流体不透過性”という用語は
液体もしくは気体を通常は急速にもしくは容易に通過せ
しめることがないいかなる材質をも意味するものとする
。

【００１８】重ねられたストリップ１３及び１４は長手
方向のエッジ部１６と内方に延びた領域１８とでストリ
ップを相互に接続する熱融着もしくは接着剤によって接
合されており、比較的に永久的なシールを構成する周囲
部１９にて包囲された一連の隔室もしくはチャンバを相
互に形成し、この各チャンバは水泡状（ｂｌｉｓｔｅｒ
−ｌｉｋｅ）形状をなしている。本体１０に形成される
隔室の数は反応の回数及び実行するべき検出工程の数に
依存する。隔室の向き及び接続の仕方はどのような手順
で処理するかに依存する。

【００１９】図示のように、三つの隔室もしくはチャン
バ、即ち、第１のもしくは破裂可能チャンバ２０と、第
２のもしくは膨張チャンバ２２と、第３のもしくは検出
チャンバ２４とがこの発明の本体１２内に形成される。 反応パックの自動処理を容易とするために、チャンバ２
０，２２及び２４は相互に直列に形成するのが好ましい
。検出チャンバ２４はその外端において閉鎖されており
、そのために、ストリップ１３及び１４の端部縁部は熱
融着もしくは接着剤によって接合することによって閉鎖
した端部２８を形成している。好ましくはチャンバ２４
はその対向壁において膨張可能であり、チャンバ内に強
制的に流入せしめることでその収納容積の増大を図るこ
とができる。破裂可能チャンバ２０は初期的にはその外
側もしくは入口端部にて開口しており、内部に試験液体
を導入することができる。チャンバ２０へ試験液体を導
入した後に、端部領域３２にてストリップ１３及び１４
の外縁部を熱融着もしくは接着によって閉鎖することに
よって破裂可能チャンバの外端は閉鎖することができる
。

【００２０】好ましい実施例では膨張室２２は試薬が含
まれていないが、他のチャンバには所定の計量された乾
燥もしくは液体の試薬が含まれている。加えて、試薬包
含チャンバの数は試験工程での反応の回数もしくは実施
すべき試験工程の回数に依存する。

【００２１】破裂可能チャンバ２０及び膨張チャンバ２
２は一時的な分離もしくはシール手段によって常態にお
いては閉鎖されるが、このシール手段は内部圧力を引加
することによって開放もしくは破裂に至り、外周シール
が永久的なシールであるのと相違する。分離もしくはシ
ール手段は幅が狭い横方向の熱シール式もしくは接着剤
式の接合部３４（図１）より成り、この接合部３４は破
裂可能チャンバ２０と膨張チャンバ２２との間で破断可
能なシールもしくは壁を形成する。接合部３４は狭い状
態に止まらずに広がることによって破裂もしくは開放す
るように設計されることが好ましい。この比較的に狭い
領域のために、接合部３４は引加された圧力によって容
易に破裂に至り、以下説明するように本体１２の取り扱
い中に破裂可能チャンバ２０と膨張室２２との間を連通
せしめる。

【００２２】以下説明する好ましい実施例によれば、チ
ャンバ２２はチャンバ２０と２２との間の接合領域３４
の幅より相当に大きい。膨張チャンバ２２の形態及び接
合部３４に対する位置は破裂可能チャンバから射出され
る加圧試験液体の圧力に応じて設計され、これにより検
出チャンバへの液体の流れを制御することができる。図
示ではチャンバ２２はチャンバ２０の容積と同様である
が、その必要は必ずしもなく、チャンバ２２の容積はチ
ャンバ２０の少なくとも５０パーセントであることが好
ましい。相当量の空気がチャンバ２０内にも存在してい
る場合にはより大きい容積が必要となる。

【００２３】図３及び図５に示すように第１のもしくは
破裂可能チャンバ２０の下流において、本体１２は第２
のもしくは膨張チャンバ２２からの流体通路４０を常態
においては形成している。図示の実施例では流体通路４
０は膨張チャンバ２２と検出チャンバ２４との間の流体
を通過もしくは通過を容易に許容する。

【００２４】試験液体が一つもしくはそれ以上の数の試
薬と反応することが必要な場合は、適切な量の適当な試
薬がこの発明の反応パック１０の製造の際に継続するチ
ャンバにデポジットされる。例えば、液体が二種の試薬
と反応するときに、計測された量の第１の試薬が破裂可
能チャンバ２０内に封入され、計測された量の第２の試
薬が第３のチャンバ内に封入される。その後に、液体が
破裂間のチャンバ２０内に導入され、次いでチャンバ２
０が閉鎖され、所定の培養期間もしくは反応期間が開始
される。必要に応じて試薬をチャンバ２２に予め添加し
ておくことができる。

【００２５】所定の培養もしくは反応期間が完了時に、
圧力は破裂可能もしくは第１のチャンバ２０に直線的に
引加される。このような圧力の引加は手動もしくは機械
的に行うことができる。圧力を機械的に引加するとする
場合、圧力の引加は中空本体を圧縮手段を介して所定の
直線速度にて直線的に前進させることによって行われる
。図４に示すように、圧縮手段としては本体１０の対向
側に配置された一対のローラ４４及び４６とすることが
でき、ローラ４４及び４６の間を本体が直線的に進むこ
とになる。

【００２６】本体１２がローラ４４と４６との間を通過
すると試験液体はローラ４４と４６との間で徐々に圧潰
され、かつ破壊可能シール３４に向って付勢され、これ
により通常は閉鎖したシールに対して内部圧力を付与す
る。シール３４に対し充分大きな内部圧力が加わること
により、破裂可能チャンバ２０と膨張可能チャンバ２２
との間のシールが破られる。

【００２７】シールが破裂に至ると試験液体は破裂可能
チャンバ２０から膨張チャンバ２２に搬送される。試験
液体が分散される膨張チャンバ２２の形状及び位置は膨
張効果を発揮するように決定されており、この膨張効果
によって破裂可能チャンバ２０から射出される液体の噴
出は減速せしめられる。膨張チャンバの面積は同チャン
バへ開口する通路のそれより大きくなっていることから
、膨張チャンバ２２は破裂可能チャンバ２０からの液体
を受け取り、膨張チャンバ２２からの流速はより緩慢と
なり、より制御性を高めることができる。

【００２８】シール本体１２はローラ４４，４６を介し
て直線運動を継続し、このローラ４４，４６は本体に圧
力を付与し、液体を膨張チャンバ２２から開放通路４０
を介してチャンバ２４に前進もしくは搬送せしめる。チ
ャンバ２４内で一旦液体は試薬と混合され、かつ反応さ
れる。容易に理解されるように、試験液体は第２及び第
３チャンバ２２，２４の間を常態では開放した流体通路
４０を介して自由に流通することができる。その結果、
試験液体は、ローラ４４，４６間の本体１２の直線前進
速度によって決定される均一な速度で第２のチャンバ２
２から輸送もしくは計量される。チャンバ内で惹起され
る反応が加温処理を要求するものであるときは、シール
本体１２の一部もしくは全体は、約３０゜Ｃから９５゜
Ｃの温度範囲もしくはその処理方法で決る適当な温度範
囲にわたる温度サイクル処理を受けることができる。

【００２９】

【発明の効果】この発明によれば構成が簡単であるにも
関わらずオペレータの関与を最小としつつ自動化処理可
能に液体の搬送を可能とする効果がある。他の効果とし
て、液体はチャンバ間の輸送時に閉鎖本体内にシール状
態に留まるため使い捨て型パックは環境を汚染せしめる
おそれを少なくすることができる。構造が単純であるた
めシステムを作動させるときに要する労力を最小とする
ことができる。この発明の閉鎖構造は自動化技術への応
用を容易とする。

【００３０】この発明の別の効果は上述のように行われ
る液体の輸送は制御されて、かつ連続的に行われること
にある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はこの発明の原理を実現する化学反応パッ
クの上面図である。

【図２】図２はこの発明の化学反応パックの側面図であ
る。

【図３】図３は図１の３−３線に沿って表す中心的長手
方向断面図である。

【図４】図４は同様な中心的長手方向断面図であるが、
試験肯定を実施するための化学反応パッルの使用方法を
示している。

【図５】図５は図２の５−５線に沿って表す一部破断上
面図である。

【符号の説明】

１０…使い捨て型化学反応パック ２０…破裂可能第１チャンバ ２２…膨張可能第２チャンバ ２４…第３チャンバ ３４…破断可能シール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　使い捨て型の化学反応パックであって
   、シールされた中空本体よりなり、該中空本体は、非透
   過性の柔軟なシート材料にて形成され、内部において、
   相互に一連に配置された破壊可能チャンバと、膨張チャ
   ンバと、検出チャンバとを含む複数のチャンバに分割さ
   れ、前記膨張チャンバ及び検出チャンバとは通常は開放
   していて膨張チャンバと検出チャンバとの間で流体流通
   可能状態にあり、液体は最初は前記破壊可能チャンバに
   包含され、更に、破壊可能チャンバと膨張チャンバとの
   間に配置されて、前記破壊可能チャンバ内に液体を包含
   せしめる破壊可能シール手段を具備し、該破壊可能シー
   ル手段は、前記破壊可能チャンバ内の液体を加圧するこ
   とによって破壊するに至るように構成される使い捨て型
   の化学反応パック。
2. 【請求項２】　　液体の検査方法であって、第１、第２
   、第３のチャンバに分割される流体透過性のシート材料
   にて形成される中空本体を具備する使い捨て型の化学反
   応パックを提供する段階を具備し、前記第１及び第２の
   チャンバはこれらの第１及び第２のチャンバ間で流体を
   連通せしめる常態では閉鎖した手段を具備し、第２及び
   第３のチャンバはこれらの第２及び第３のチャンバ間で
   流体を連通せしめる常態では開放した手段を具備し、更
   に、前記第１のチャンバ内で被検査液体を密封する段階
   と、第１のチャンバに外部の圧搾圧力を引加する段階を
   具備して、第１及び第２のチャンバ間の前記の常態では
   閉鎖した液体の連通手段を開放せしめると共に、液体の
   少なくとも一部を第１のチャンバから第２及び第３のチ
   ャンバに連続的に搬送し、更に第３のチャンバにおいて
   前記液体の検査を行う段階を具備する液体の検査方法。