JP2005164336A

JP2005164336A - シリンジ

Info

Publication number: JP2005164336A
Application number: JP2003402100A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Tanaka; 裕之田中
Original assignee: Aloka Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-12-01
Filing date: 2003-12-01
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】検査、測定、研究などの作業をより簡単に行うことができ、作業の自動化に有利なシリンジを提供すること。
【解決手段】シリンジ１は、底部２１およびノズル２２を有する筒状のシリンジ本体２と、シリンジ本体２内に挿入され、シリンジ本体２の軸方向に摺動可能なガスケット３と、ガスケット３を移動操作するプランジャ４と、ガスケット３の中心部先端方向に突出形成された棒状の固相５とを備えている。固相５は、検体中の目的物（例えばＤＮＡ）をその表面に吸着し得るものであり、ガスケット３およびプランジャ４を先端方向へ移動すると、固相５の先端部がノズル２２の先端開口２４から所定長さ突出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、例えば検査、測定、研究に用いられるシリンジに関する。

従来、医療、薬品、生物、食品等の広い分野で、検査、測定、研究を目的として、血液等の検体から、目的物（目的成分）を採取（単離）する作業が行われている。

例えば、酵素免疫測定法（ＥＩＡ法）では、抗原または抗体をコーティングした担体（粒子）に、目的物を反応（例えば吸着等）させて、採取する。

また、ヒトなどの血球細胞から核酸（ＤＮＡ）を抽出し、固体相に吸着させて分離、回収することも行われている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、特許文献１などの方法で用いられる固体相は、主に粒子（ビーズ）または試験管等の容器そのものであるが、一連の作業工程の中で、固体相に検体、試薬、洗浄液等を順次交換して接触させる際に、粒子や容器による固体相を用いる方法では、固体相の形状に由来する異種液同士のコンタミネーションの問題の他に、作業工程が複雑となり、また操作が煩雑となるため、全体として工程数が増大するという問題がある。

また、自動検査装置などにより一連の作業を自動化する上で、作業工程の工程数が増大することは、自動化の妨げとなり、また装置構造の複雑化、大型化を招くこととなる。

特開２００２−２１２１９８号公報

本発明の目的は、検査、測定、研究などの作業をより簡単に行うことができ、作業の自動化にも有利なシリンジを提供することにある。

このような目的は、下記（１）〜（７）の本発明により達成される。
（１）先端部にノズルを有する筒状のシリンジ本体と、
前記シリンジ本体内に挿入され、シリンジ本体の軸方向に摺動可能なガスケットと、
前記ガスケットを移動操作するプランジャと、
前記ノズルの先端開口から突出可能なように前記ノズル内に設置され、検体中の目的物を吸着可能な棒状の固相とを備えることを特徴とするシリンジ。

（２）前記固相は、前記ガスケットと一体で移動する上記（１）に記載のシリンジ。

（３）前記固相は、前記ガスケットと独立して移動し得る上記（１）に記載のシリンジ。

（４）前記固相の前記ノズルの先端開口からの最大突出長さが１〜３０ｍｍである上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のシリンジ。

（５）前記固相が前記ノズルの先端開口からの最大に突出した状態で、前記ノズルの先端開口から液体を吸引可能である上記（１）ないし（３）のいずれかに記載のシリンジ。

（６）前記固相の先端付近に、前記目的物の吸着面積を増大させる部位を有する上記（１）ないし（５）のいずれかに記載のシリンジ。

（７）検体を入れた容器と、試薬を入れた容器との間を移動可能なように設置された上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のシリンジ。

本発明のシリンジを用いることにより、液体の吸引・吐出と、検体中の目的物の固相への吸着を１つのシリンジ行うことができるので、検査、測定、研究などの作業をより簡単に行うことができ、また、作業の自動化にも有利となる。

また、目的物の吸着効率が高いこと、あるいは、液体の吸引・吐出操作を加えることで吸着された目的物の離脱が促進されることから、目的物の収率を高くすることができる。

以下、本発明のシリンジについて添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。

図１および図２は、それぞれ、本発明のシリンジの第１実施形態を示す斜視図である。なお、説明の都合上、図１中の上側を「基端」、下側を「先端」という（図３、図４も同様）。

図１および図２に示すように、本発明のシリンジ１は、筒状のシリンジ本体（外筒）２と、シリンジ本体２内に挿入され、シリンジ本体２の軸方向に摺動可能なガスケット３と、ガスケット３を移動操作するプランジャ（押し子）４と、棒状の固相５とを備えている。

シリンジ本体２は、有底筒状の部材で構成され、底部２１の中央部には、シリンジ本体２の胴部に対し縮径し、先端方向に向かって突出するノズル２２が一体的に形成されている。このノズル２２の内腔は、シリンジ本体２とガスケット３とで囲まれる空間２３と連通しており、該空間２３への液体の導入および該空間２３からの液体の排出がノズル２２を介して行われる。

なお、シリンジ本体２の構成材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、その他各種樹脂材料が挙げられ、シリンジ内部の視認性を確保するために、実質的に透明または半透明であるのが好ましい。

このようなシリンジ本体２内には、ガスケット３が収納されている。ガスケット３は、コア部（芯部）３１と、コア部３１の外周部に設けられたリング状のシール部３２とで構成されている。

コア部３１は、プランジャ４と一体的に形成されている（または連結されている）。シール部３２は、シリンジ本体２の内周面に対し密着しつつ摺動する部分であり、例えば、天然ゴム、ブチルゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴムのような各種ゴム材料や、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、オレフィン系、スチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、あるいはそれらの混合物等の軟質材料（弾性材料）で構成されている。

ガスケット３のコア部３１の基端側には、ガスケット３をシリンジ本体２内で軸方向（長手方向）に移動操作するプランジャ４が連結されている。

プランジャ４は、横断面が十文字状の棒状をなす本体部４１を有しており、該本体部４１の基端には、係合部４２が形成されている。プランジャ４を指（手動）で操作する場合、係合部４２に指をあてて押圧することによりプランジャ４およびガスケット３を先端方向へ移動操作し、係合部４２を指でつまんで基端方向へ引くことによりプランジャ４およびガスケット３を基端方向へ移動操作する。

ガスケット３のコア部３１の先端側には、棒状の固相５が連結されている。この場合、固相５は、コア部３１と一体的に形成されていても、コア部３１と別部材がコア部３１に固定的に設置（固着）されていてもよい。これにより、固相５は、ガスケット３と一体で軸方向に移動する。

この固相５は、コア部３１の中心部から先端方向に伸びており、ノズル２２の内腔を通り、固相５の先端部がノズル２２の先端開口２４から突出し得るように構成されている。

固相５の外径は、ノズル２２の先端開口２４の内径未満とされている。特に、固相５の外径（ノズル内に挿入される部分の最大外径）をＤ１、ノズル２２の先端開口２４の内径をＤ２としたとき、Ｄ１／Ｄ２は、０.２〜０.９程度とするのが好ましく、０.３〜０.７５程度とするのが好ましい。

このような構成とすることにより、固相５の先端部が先端開口２４から突出した状態でも、先端開口２４の内周と固相５の外周との間にある程度の隙間ができ、ノズル２２を介しての液体の吸引・吐出を行うことが可能となる。

このような固相５は、検体中の目的物と接触することにより、該目的物を選択的（特異的）に吸着（担持）することができるものである。

ここで、目的物としては、特に限定されないが、例えば、ウィルス、細菌等の微生物、ＤＮＡ、ＲＮＡのような核酸、抗原、抗体、各種疾患の診断に用いるマーカーのようなタンパク質、各種糖タンパク質、各種ホルモン類、アミノ酸、ペプチド、ヌクレオチド等が挙げられる。

また、検体も、特に限定されず、例えば、血液、唾液、尿、生物組織、アガロースゲル等の電気泳動媒体が溶解された液体等が挙げられる。

固相５の少なくとも表面（表層）は、目的物を吸着（担持）し得る物質で構成されている。この目的物を吸着し得る物質としては、目的物の種類により異なるが、例えば、アガロース、セルロース、ニトロセルロース等に対して各種荷電を有する基（例えば、スルフォン基、カルボキシル基、トリメチルアンモニオメチル基等）を導入したイオン交換樹脂、ガラス材料、アルミナ、リン酸カルシウムのようなセラミックス材料、アモルファスシリカ、アルキルシリカのようなシリカ化合物、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ポリオレフィンのような樹脂材料等が挙げられる。

また、＜１＞目的物がＤＮＡ等の核酸である場合、この核酸と相補的な構造を有する核酸が、＜２＞目的物が抗原である場合、この抗原に特異的に結合し得る抗体が、＜３＞目的物が抗体である場合、この抗体に特異的に結合し得る抗原が、固相５の表面に存在する（固定されている）ようにしてもよい。

固相５の長さは、特に限定されないが、図２に示すように、ノズル２２の先端開口２４からの最大突出長さ（すなわち、シリンジ本体２内でガスケット３が最も先端側に移動したとき、固相５の先端開口２４から突出した部分の長さ）Ｌ_ｍａｘが、１〜３０ｍｍであるのが好ましく、２〜１０ｍｍであるのがより好ましい。

この長さＬ_ｍａｘが短すぎると、目的物を十分に吸着することができない場合があり、また、長さＬ_ｍａｘが長すぎると、空間２３を最小にしてシリンジ本体２内の液を全量排出した状態でシリンジ１を移送する際、固相５の突出部分が邪魔になり易い。

また、固相５がノズル２２の先端開口２４からの最大に突出した状態（図２の状態）では、先端開口２４は固相５により塞がれておらず、先端開口２４から液体を空間２３内へ吸引することが可能であるのが好ましい。これにより、先端開口２４からの固相５の突出状態（突出長さ）に係わらず、いつでも液体を吸引、吐出することができ、操作性が向上する。

図３は、本発明のシリンジの第２実施形態を示す斜視図である。以下、第２実施形態のシリンジについて、前記第１実施形態と異なる事項について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

第２実施形態のシリンジ１は、固相５の先端付近に、目的物の吸着面積を増大させる部位５１を有する。この部位５１は、図示のような球状のものの他、例えば、板状（扁平形状）、枠状、網状等の形状のものが挙げられる。このような部位５１を有する固相５を用いることにより、より多くの目的物を吸着することができ、検査等の効率や精度を向上することができる。

図４は、本発明のシリンジの第３実施形態を示す斜視図である。以下、第３実施形態のシリンジについて、前記第１実施形態と異なる事項について説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。

第３実施形態のシリンジ１は、棒状の固相５がガスケット３と独立して移動し得る構成のものである。図４に示すように、プランジャ４は、その本体部４１が中空部材で構成され、その中空部４３に棒状の固相５が挿通されている。中空部４３の先端、すなわちガスケット３のコア部３１の中心部には、開口３３が形成され、該開口３３内には、リング状のシール部材６が設置されている。固相５は、このシール部材６に内周面に対し摺動するように構成されている。

このような構成のシリンジ１では、ガスケット３の移動による液体の吸引・吐出と、固相５の先端開口２４からの突出長さの調整とをそれぞれ独立して行うことができる。そのため、例えば容器内に入れられている検体の液量が少ない（液の深さが浅い）場合に、固相５の先端開口２４からの突出長さを短くして検体を効率良く吸引することができる等の利点がある。

図５は、処理装置の全体構成を示す概略図である。本発明のシリンジ１は、例えば図５示すような処理装置において用いられる。なお、以下の説明では、図５中、上側を「上方」、下側を「下方」、紙面左手前側を「前方」、紙面右奥側を「後方」と言う。

図５に示す処理装置１００は、前方に水平ステージ２１０と、後方に垂直ステージ２２０とを備えている。

水平ステージ２１０には、試薬の容器を保持する試薬保持部３１０と、検体の容器（試験管）を保持設置する検体保持部３２０と、検体等を加温する加温部３３０と、滅菌水に容器を保持する滅菌水保持部３４０と、検体の容器等を一時的に保持する容器保持部３５０と、シリンジ１を供給するシリンジ供給部３６０とが設けられている。

加温部３３０には、容器を収納する容器収納筒３３１が設けられ、該容器収納筒３３１の底部には、ヒータ３３２が設置されている。シリンジ供給部３６０には、未使用のシリンジ１が集積されている。

なお、試薬保持部３１０、検体保持部３２０、滅菌水保持部３４０、容器保持部３５０およびシリンジ供給部３６０のうちの少なくとも１つは、左右方向および／または前後方向に移動可能に設置されていてもよい。

また、垂直ステージ２２０には、ｘ軸方向（図５中左右方向）に移動可能なｘ軸方向移動機構４１０と、ｙ軸方向（図５中紙面斜め前後方向）に移動可能なｙ軸方向移動機構４２０と、ｚ軸方向（図５中上下方向）に移動可能なｚ軸方向移動機構４３０とで構成される移動機構４００と、シリンジ１のプランジャ４をシリンジ本体２に対し軸方向に移動操作するプランジャ操作機構５００とが設置されている。

シリンジ供給部３６０から供給されたシリンジ１は、移動機構４００により保持され、該移動機構４００の作動によりその全体が３次元方向に、すなわちｘ軸、ｙ軸およびｚ軸方向にそれぞれ移動されるとともに、プランジャ操作機構５００によりプランジャ４の上下方向（軸方向）の移動操作がなされる。

また、垂直ステージ２２０には、図示しない容器搬送機構が設置されている。この容器搬送機構は、検体の容器等を把持し、所定の位置から所定の位置へ搬送することができる。

また、処理装置１００には、例えば、図示しないパーソナルコンピュータ等で構成される制御手段が電気的に接続されており、この制御手段により、移動機構４００、プランジャ操作機構５００、容器搬送機構の作動、その他処理装置１００の各部の作動を制御する。

図６は、本発明のシリンジの使用方法の一例の概略示す一部切欠き斜視図である。以下、図６に基づいて、シリンジの使用方法の一例（ヒトの血球細胞から核酸を抽出する方法）について説明する。

試薬保持部３１０には、試薬キット３１１が設置されている。この試薬キット３１１は、４種の試薬、すなわち、酵素溶液３１２、界面活性剤３１３、抽出液（エタノール等）３１４および洗浄液３１５で構成されている。試薬キット３１１は、開封状態で試薬保持部３１０に設置されている。

また、加温部３３０の所定の容器収納筒３３１には、検体保持部３２０から供給（移送）されてきた検体容器（試験管）３２１と、滅菌水保持部３４０から供給（移送）されてきた滅菌水容器３４１とがそれぞれ設置されている。

検体容器３２１内には、検体として、例えばヒト血液から遠心分離等により分離（分画）された白血球が入れられている。

滅菌水容器３４１内には、滅菌がなされた滅菌水が入れられている。この滅菌水は、ヒータ３３２により例えば６５℃に加温されている。

また、移動機構４００は、シリンジ供給部３６０に保持されている未試用のシリンジ１を保持し、所定位置まで搬送する。移動機構４００に保持されているシリンジ１のプランジャ４は、プランジャ操作機構５００により移動操作が可能な状態とされている。

この状態で、処理を開始する。まず、移動機構４００を作動してシリンジ１を試薬キット３１１の上方へ移送し、プランジャ操作機構５００を作動して酵素溶液３１２および界面活性剤３１３を順次検体容器３２１へ分注する。

検体容器３２１は、ヒータ３３２により例えば６５℃に加温され、検体がこの温度で所定時間（例えば２０分）培養される。また、培養中に、プランジャ操作機構５００を作動して検体容器３２１内の液体の吸引・吐出を数回行うことにより、検体を攪拌する。この培養により、白血球が溶血（細胞壁が破れること）し、白血球細胞内のＤＮＡ（核酸）が液中に分散される。

次に、移動機構４００およびプランジャ操作機構５００を作動して、シリンジ１により抽出液３１４を検体容器３２１へ分注する。これにより、ＤＮＡが析出する。

次に、プランジャ操作機構５００を作動してプランジャ４を先端方向へ移動し、固相５の先端部をノズル２２の先端開口２４から所定長さ（例えばＬ_ｍａｘ）突出させ、この突出部分を検体容器３２１内の液中へ浸漬する。これにより、液中に析出しているＤＮＡは、固相５の表面に吸着される。

次に、固相５の先端部突出部分を洗浄液３１５中に浸漬し、不要な成分を洗浄、除去する。

次に、検体容器３２１の上部で、固相５の乾燥を行う。この乾燥は、例えば自然乾燥により行う。

次に、移動機構４００を作動してシリンジ１を滅菌水容器３４１へ移送し、固相５の先端部突出部分を滅菌水容器３４１内の滅菌水に浸漬する。また、プランジャ操作機構５００を作動して滅菌水容器３４１内の滅菌水の吸引・吐出を数回行うことにより、滅菌水を攪拌する。これにより、固相５に吸着されていたＤＮＡが固相５から離脱し、滅菌水中に移行し、分散される。なお、この工程で、滅菌水容器３４１内の滅菌水の吸引・吐出を行うと、滅菌水容器３４１内の滅菌水が攪拌されることに加え、液流が固相５の表面に沿って流れる（往復する）こととなる。そのため、ＤＮＡの固相５からの離脱が促進され、収率の向上に寄与する。

以上の操作が終了したら、滅菌水容器３４１を回収し、回収された滅菌水容器３４１は、検査等に供される。なお、検査等に先立ち、得られたＤＮＡを標識化する操作を行ってもよい。

なお、以上の説明では、処理装置（自動化装置）を用いて検体を自動的に処理する場合について説明したが、本発明は、人手によりシリンジ１を操作して処理を行うものでもよい。

以上、本発明のシリンジおよびこれを備えた処理装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意の構成と置換することができ、また、任意の構成が付加されていてもよい。

本発明のシリンジの第１実施形態を示す部分縦断面図である。本発明のシリンジの第１実施形態を示す部分縦断面図である。本発明のシリンジの第２実施形態を示す部分縦断面図である。本発明のシリンジの第３実施形態を示す縦断面図である。処理装置の全体構成を示す概略斜視図である。本発明のシリンジの使用方法の一例の概略示す一部切欠き斜視図である。

符号の説明

１シリンジ
２シリンジ本体
２１底部
２２ノズル
２３空間
２４先端開口
３ガスケット
３１コア部
３２シール部
３３開口
４プランジャ
４１本体部
４２係合部
４３中空部
５固相
５１部位
６シール部材
１００処理装置
２１０水平ステージ
２２０垂直ステージ
３１０試薬保持部
３１１試薬キット
３１２酵素溶液
３１３界面活性剤
３１４抽出液
３１５洗浄液
３２０検体保持部
３２１検体容器
３３０加温部
３３１容器収納筒
３３２ヒータ
３４０滅菌水保持部
３４１滅菌水容器
３５０容器保持部
３６０シリンジ供給部
４００移動機構
４１０ｘ軸方向移動機構
４２０ｙ軸方向移動機構
４３０ｚ軸方向移動機構
５００プランジャ操作機構

Claims

先端部にノズルを有する筒状のシリンジ本体と、
前記シリンジ本体内に挿入され、シリンジ本体の軸方向に摺動可能なガスケットと、
前記ガスケットを移動操作するプランジャと、
前記ノズルの先端開口から突出可能なように前記ノズル内に設置され、検体中の目的物を吸着可能な棒状の固相とを備えることを特徴とするシリンジ。
前記固相は、前記ガスケットと一体で移動する請求項１に記載のシリンジ。
前記固相は、前記ガスケットと独立して移動し得る請求項１に記載のシリンジ。
前記固相の前記ノズルの先端開口からの最大突出長さが１〜３０ｍｍである請求項１ないし３のいずれかに記載のシリンジ。
前記固相が前記ノズルの先端開口からの最大に突出した状態で、前記ノズルの先端開口から液体を吸引可能である請求項１ないし３のいずれかに記載のシリンジ。
前記固相の先端付近に、前記目的物の吸着面積を増大させる部位を有する請求項１ないし５のいずれかに記載のシリンジ。
検体を入れた容器と、試薬を入れた容器との間を移動可能なように設置された請求項１ないし６のいずれかに記載のシリンジ。