JP2006025661A - 生化学反応カートリッジ - Google Patents

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Abstract


【課題】 細菌やウィルス等を含んだ検体あるいは試薬を、生化学反応カートリッジの外部に空気とともに漏れ出させないようにして、二次感染を防止して安全性を保障し、汚染（コンタミ）を防止して分析精度を保障することが課題である。
【解決手段】 検体を生化学処理するための溶液が内蔵された複数のチャンバと、各チャンバに通じる連通路と、各連通路に接続する接続部を備えたカートリッジと、各接続部を介してカートリッジ内の空気圧を制御する制御部を備えた生化学処理装置において、空気連通路に、検体あるいは生化学処理するための溶液あるいはこれらの混合物の飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、検体中の細胞・微生物・染色体・核酸等を抗原抗体反応や核酸ハイブリダイゼーション反応等の生化学反応を利用して分析する技術に関する。
血液等の検体を分析する分析装置の多くは、抗原坑体反応を利用した免疫学的な方法または核酸ハイブリダイゼーションを利用した方法を用いている。
例えば、被検出物質と特異的に結合する抗体または抗原等のタンパク質或いは一本鎖の核酸をプローブとして使い、微粒子、ビーズ、ガラス板等の固相表面に固定し、被検出物質と抗原抗体反応または核酸ハイブリダイゼーションを行う。そして、酵素、蛍光性物質、発光性物質等の検知感度の高い標識物質を担持した特異的な相互作用を有する標識化物質、例えば標識化抗体や標識化抗原または標識化核酸等を用いて、抗原抗体化合物や二本鎖の核酸を検出して、被検物質の有無の検出あるいは被検物質の定量を行っている。
これらの技術を発展させたものとして、例えば米国特許第５，４４５，９３４号公報には、互いに異なる塩基配列を有する多数のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）プローブを、基板上にアレイ状に並べたいわゆるＤＮＡアレイが開示されている。
また、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、２７０（１）、１０３−１１１、１９９９には、多種類のタンパク質をメンブレンフィルタ上に並べ、ＤＮＡアレイのような構成のタンパク質アレイを作製する方法が開示されている。このように、ＤＮＡアレイ、タンパク質アレイ等によって、極めて多数の項目の検査を一度に行うことが可能になってきている。
また、さまざまな検体分析方法において、検体による汚染の軽減、反応の効率化、装置の小型化、作業の簡便化等の目的で、内部で必要な反応を行う使い捨て可能な生化学反応カートリッジも提案されている。例えば、特表平１１−５０９０９４号公報は、ＤＮＡアレイを含む生化学反応カートリッジ内に複数のチャンバを配し、差圧によって溶液を移動させ、カートリッジ内部で検体中のＤＮＡの抽出あるいは増幅、またはハイブリダイゼーション等の反応を可能にした生化学反応カートリッジが開示されている。
そして、このような生化学反応カートリッジ内部に外部から溶液を注入する方法としては、外部のシリンジポンプや真空ポンプを利用したものがある。また、生化学反応カートリッジ内部で溶液を移動する方法としては、重力、毛細管現象、電気泳動を利用したものが知られている。そして、小型で生化学反応カートリッジの内部に配設できるマイクロポンプとしては、特許第２８３２１１７号公報には発熱素子を利用したもの、特開２０００−２７４３７５号公報には圧電素子を利用したもの、特表平１１−５０９０９４号公報にはダイアフラムポンプが開示されている。
また、さらには出願人は、二次感染や汚染（コンタミ）の防止と、使い勝手の観点から、ポンプを内蔵せずに外部のポンプの作用で溶液を移動して、ユーザが検体を注入した後には溶液を外部に流出させることなく、一連の生化学反応を進めることができる構造を備えた使い捨ての生化学反応カートリッジについて特願２００３−９４２４１号で提案を行っている。
米国特許第５，４４５，９３４号公報 特許第２８３２１１７号公報 特開２０００−２７４３７５号公報 特表平１１−５０９０９４号公報 Ａｎｇｅｌｉｋａ．Ｌｕｅｋｉｎｇ、Ｍａｒｔｉｎ．Ｈｏｒｎ、Ｈｏｌｇｅｒ．Ｅｉｃｋｈｏｆｆ、Ｋｏｎｒａｄ．Ｂｕｅｓｓｏｗ、Ｈａｎｓ．Ｌｅｈｒａｃｈ、Ｇｅｒａｌｄ．Ｗａｌｔｅｒ、Ａｎａｌ．Ｂｉｏｃｈｅｍ．、２７０（１）、ｐ．１０３−１１１、１９９９
このように、ポンプを内蔵せずに外部のポンプの作用で溶液を移動させ検体を注入した後には溶液を外部に流出させることなく、一連の生化学反応を進めることができる構造を備えた使い捨ての生化学反応カートリッジについての提案がなされている。しかしより高いレベルでの二次感染や汚染（コンタミ）の防止には、まだ不十分な点が残るという課題があった。
すなわち、生化学反応カートリッジの内部で、検体あるいは検体を生化学処理するための溶液をそれぞれ単体あるいはそれらの混合物の溶液として流動あるいは混合攪拌させる場合に、これらの溶液が飛沫あるいは揮発物となることで溶液を離れ、生化学反応カートリッジの内部の空気中を漂ってしまう可能性がある。
生化学反応カートリッジには、カートリッジ内の空気圧を制御する制御部を備えた生化学処理装置と接続される接続部が設けられているが、この接続部を通って前述の飛沫あるいは揮発物が生化学反応カートリッジの外部へ空気とともに漏れ出したり、生化学処理装置側の内部へ入り込んだりするという懸念がある。
検体には細菌やウィルス等の感染性の物質が生きたまま、言い換えれば感染力を保持したままで存在している可能性があるため、その一部といえども生化学反応カートリッジの外部へ空気とともに漏れ出したり、生化学処理装置側の内部へ入り込んだりするということは、二次感染を防ぐという安全面の要請からは由々しき課題である。また、検体中に含まれる細菌やウィルス等の感染性の物質が所定の処理を施されて感染性を失った後であっても、これらの遺伝子が生化学処理装置側の内部へ入り込んだりすると、汚染（コンタミ）の原因となるため、抗原坑体反応や核酸ハイブリダイゼーション等の正しい分析結果が得られなくなってしまうという課題がある。さらには、検体の成分を含まない純粋に検体を生化学処理するための溶液であっても、生化学処理装置側の内部へ入り込んだりすると、汚染（コンタミ）の原因となるため、正しい生化学反応を阻害するといった課題もある。
本発明は、検体を生化学処理するための溶液が内蔵された複数のチャンバと、各チャンバに通じる連通路と、各連通路に接続する接続部を備えたカートリッジと、各接続部を介してカートリッジ内の空気圧を制御する制御部を備えた生化学処理装置において、連通路に検体あるいは検体を生化学処理するための溶液のそれぞれ単体、あるいはそれらの混合物の、飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を設けたことを特徴とする生化学反応カートリッジである。
本発明に係る生化学反応カートリッジは、生化学反応カートリッジ内の検体を生化学処理するための溶液が内蔵された複数のチャンバに通じる連通路に検体あるいは検体を生化学処理するための溶液のそれぞれ単体、あるいはそれらの混合物の、飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を設けることで、生化学反応カートリッジ内の溶液の成分が、生化学反応カートリッジの外部へ空気とともに漏れ出したり、生化学処理装置側の内部へ入り込んだりするということがなくなる。
特に、検体内に含まれうる細菌やウィルス等の感染性の物質がまだ感染力を保っている状態で含まれる検体溶液の成分が生化学反応カートリッジの外部へ漏れ出ることがないので、高いレベルでの二次感染防止が可能となり安全性を保障できるという効果がある。
また、検体中に含まれる細菌やウィルス等の感染性の物質が所定の処理を施されて感染力を失った後の溶液の成分が、生化学反応カートリッジの外部へ空気とともに漏れ出したり、生化学処理装置側の内部へ入り込んだりするということがなくなるので、汚染（コンタミ）を防止することができ、抗原坑体反応や核酸ハイブリダイゼーション等の分析結果をより高い精度で保障できるという効果がある。
本発明において、検体あるいは検体を生化学処理するための溶液のそれぞれ単体、あるいはそれらの混合物の、飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を通気性のあるフィルターとすることで、二次感染や汚染（コンタミ）を効率的に防止する効果がある。フィルターは、具体的には、不織布、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルター、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルター、殺菌酵素フィルター等を利用することで、それぞれの特徴を生かすことができる。特に飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段として殺菌酵素フィルターを利用した場合は、捕獲された細菌やウィルスがフィルター上で増殖することがなく、安全性を確保する面でより好適である。
検体あるいは検体を生化学処理するための溶液のそれぞれ単体、あるいはそれらの混合物の、飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を、連通路の細管構造で構成する方法および連通路に屈曲部を設けた迷宮構造とする場合、特別にフィルターを用いないため安い製造コストで、生化学反応カートリッジ内の溶液の飛沫等が生化学反応カートリッジ外部に空気とともに漏れ出るのを防ぐことができる。さらには、本来好ましいことではないものの、生化学反応カートリッジが使用される環境が清浄でない場合でも、本発明は効果を発揮する。例えばクリーンルーム内ではなく空気中に塵埃などが多く含まれている環境や、感染性の疾病に罹患した患者が集まる病院の診察室等のように、空気中に細菌やウィルス等が浮遊している環境などで生化学反応カートリッジを使用する場合に、生化学反応カートリッジの外部から生化学反応カートリッジ内部へ塵埃や細菌・ウィルス等が入り込むのを防ぐことができる。このため、広い意味でも汚染（コンタミ）を防止することができ、抗原坑体反応や核酸ハイブリダイゼーション等の分析結果の信頼性を保障できるという効果もある。
本発明は、検体を生化学処理するための溶液が内蔵された複数のチャンバと、各チャンバに通じる連通路と、各連通路に接続する接続部を備えたカートリッジと、各接続部を介してカートリッジ内の空気圧を制御する制御部を備え、連通路に、検体あるいは検体を生化学処理するための溶液あるいは検体および検体を生化学処理するための溶液の混合物の飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を設けたことを特徴とする。捕獲する手段を設ける連通路は、検体中に含まれうる細菌・ウィルス等が生きている状態、すなわち人体その他の生命体に対して感染する可能性がある状態で存在しうるチャンバに連通する連通路である。
この際、捕獲する手段は通気性のあるフィルターであることを特徴とし、フィルターは不織布、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルター、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターあるいは殺菌酵素フィルターであることが好ましい。
本発明の捕獲する手段は連通路の細管構造で構成し、細管構造は、チャンバに通じる連通路の平均断面積を０．２５ｍｍ2以下でチャンバから接続部までの長さを１５ｍｍ以上とすることが好ましい。更に、連通路のチャンバから接続部へ至る途中に２箇所以上の屈曲部を設けたるあるいは連通路のチャンバから接続部へ至る構造を迷宮構造とすることができる。
＜実施例１＞
本発明の実施例を、以下に図面に基づいて説明する。
図１は本実施例の生化学反応カートリッジ１の外観の概略図を示す。カートリッジ１の上部には、注射器等を用いて血液等の検体を注入する際の検体入口２が設けられ、ゴムキャップにより封止されている。また、カートリッジ１の側面には内部の溶液を移動するためにノズルを挿入して加圧或いは減圧を行うための接続部であるところの複数のノズル入口３が設けられ、各ノズル入口３にゴムキャップが固定され、反対側の面も同様の構成になっている。
生化学反応カートリッジ１は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の透明又は半透明の合成樹脂により構成されている。なお、生化学反応カートリッジ１内の反応物について、光学的な測定を必要としない場合には、本体の材質は透明でなくてもよい。
図２は、生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示しており、片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔは、それぞれの空気が流れる連通路であるところの空気流路４ａ〜４ｔを介して、溶液を貯蔵する場所又は反応を起こす場所であるチャンバ５に連通されている。
ただし、ノズル入口３ｎ、３ｐ、３ｑ、３ｓは使用しないため、チャンバ５に連通されておらず予備になっている。つまりは、ノズル入口３ａ〜３ｊは流路４ａ〜４ｊを介してチャンバ５ａ〜５ｊに連通され、反対側のノズル入口３ｋ、３ｌ、３ｍ、３ｏ、３ｒ、３ｔは、それぞれ流路４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｏ、４ｒ、４ｔを介してチャンバ５ｋ、５ｌ、５ｍ、５ｏ、５ｒ、５ｔに連通されている。
流路４ａ〜４ｊおよび流路４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｏ、４ｒ、４ｔのそれぞれの途中には、検体あるいは検体を生化学処理するための溶液あるいはそれらの混合物の、飛沫もしくは揮発物を捕獲するための不織布で構成されたフィルター７ａ〜７ｊおよびフィルター７ｋ、７ｌ、７ｍ、７ｏ、７ｒ、７ｔが形成されている。これらのフィルター７の生化学反応カートリッジ１への形成方法については後述する。
尚、フィルターは、不織布で構成されたフィルター以外に、空気フィルターとして一般的な、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルターやＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターを小型に成形して組み込んでも効果が得られる。特にＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターは空気中の０．１μｍ程度の粒子を捕獲する能力があるので、本発明において利用するには好適である。また、殺菌酵素フィルターを用いた場合は、捕獲された細菌やウィルスがフィルター繊維に固定された溶菌酵素の働きによって即座に殺菌される。このためこれらの細菌やウィルスがカートリッジ１内で増殖する懸念もなくなるため、二次感染を防ぐという安全対策には最も効果が期待できるものである。
本実施例では、不織布で構成されたフィルターを単独で使用したが、上述のフィルターを組み合わせて使うことができることはいうまでもない。
検体入口２はチャンバ８に連通され、チャンバ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｋはチャンバ８に、チャンバ５ｇ、５ｏはチャンバ９に、チャンバ５ｈ、５ｉ、５ｊ、５ｒ、５ｔはチャンバ１０に連通されている。さらに、チャンバ８は流路１１を介してチャンバ９に、チャンバ９は流路１２を介してチャンバ１０に連通されている。流路１１には、チャンバ５ｄ、５ｅ、５ｆ、５ｌ、５ｍが、それぞれ流路６ｄ、６ｅ、６ｆ、６ｌ、６ｍを介して連通されている。
また、チャンバ１０は、底面には角孔が開けられ、この角孔に、平方インチ程度の大きさを持つガラス板等の固相表面に異なる種類のＤＮＡプローブを数１０から数１０万種程度高密度に並べたＤＮＡマイクロアレイ１３（不図示、図８を参照）が、プローブ面を上にして貼り付けられている。
このＤＮＡマイクロアレイ１３を用いて検体ＤＮＡとハイブリダイゼーション反応を行うことによって、一度に数多くの遺伝子を検査することができる。また、これらのＤＮＡプローブはマトリックス状に規則正しく並べられており、それぞれのＤＮＡプローブのアドレス（何行・何列という位置）を、情報として容易に取り出すことができる。検査の対象となる遺伝子としては、感染症ウィルス、細菌、疾患関連遺伝子のほかに、各個人の遺伝子多型等がある。
チャンバ５ａ、５ｂには、それぞれ細胞壁を破壊するＥＤＴＡ（エチレンジアミン四酢酸）を含む第１の溶血剤、界面活性剤等のタンパク質変性剤を含む第２の溶血剤が蓄積されている。チャンバ５ｃにはＤＮＡが吸着するシリカコーティングされた磁性体粒子が蓄積され、チャンバ５ｌ、チャンバ５ｍには、ＤＮＡの抽出の際にＤＮＡの精製を行うために用いる第１、第２の抽出洗浄剤が蓄積されている。
チャンバ５ｄには、ＤＮＡを磁性体粒子から溶出する低濃度塩のバッファから成る溶出液、チャンバ５ｇには、ＰＣＲで必要なプライマ、ポリメラーゼ、ｄＮＴＰ溶液、バッファ、蛍光剤を含むＣｙ−３ｄＵＴＰ等の混合液が充填されている。チャンバ５ｈ、５ｊには、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とを洗浄するための界面活性剤を含む洗浄剤、チャンバ５ｉには、ＤＮＡマイクロアレイ１３を含むチャンバ１０内を乾燥させるためのアルコールが蓄積されている。
なお、チャンバ５ｅは血液のＤＮＡ以外の塵埃が溜まるチャンバ、チャンバ５ｆはチャンバ５ｌ、５ｍの第１、第２の抽出洗浄剤の廃液が溜まるチャンバ、チャンバ５ｒは第１、第２の洗浄剤の廃液が溜まるチャンバであり、チャンバ５ｋ、５ｏ、５ｔは溶液がノズル入口に流れ込まないために設けたブランクのチャンバである。
この生化学反応カートリッジ１に血液等の液体状の検体を注入して後述する処理装置にセットすると、カートリッジ１の内部でＤＮＡ等の抽出、増幅が行われ、更に、増幅した検体ＤＮＡとカートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ上のＤＮＡプローブとの間でハイブリダイゼーションと、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識の洗浄とが行われる。
図３は、生化学反応カートリッジ１内での溶液の移動や種々の反応を制御する生化学処理装置３０の概略図を示している。テーブル１４は生化学反応カートリッジ１をセットする位置を示しており、このテーブル１４上には、生化学反応カートリッジ１内で検体からのＤＮＡ等を抽出する際に作動させる電磁石１５、検体からのＤＮＡをＰＣＲ（Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）などの方法で増幅させる際に温度制御するためのペルチェ素子１６、増幅した検体ＤＮＡとカートリッジ１の内部にあるＤＮＡマイクロアレイ１３上のＤＮＡプローブとのハイブリダイゼーションを行う際と、ハイブリダイゼーションしなかった検体ＤＮＡの洗浄を行う際に温度制御するためのペルチェ素子１７が配置され、これらは処理装置全体を制御する制御部１８に接続されている。
テーブル１４の両側には、電動シリンジポンプ１９、２０と、これらのポンプ１９、２０により空気を吐出あるいは吸引するための出入口で、複数のポンプノズル２１、２２を片側に１０個ずつ設けたポンプブロック２３、２４が配置されている。電動シリンジポンプ１９、２０とポンプノズル２１、２２の間には、図示しない複数の電動切換バルブが配置され、電動シリンジポンプ１９、２０と共に制御部１８に接続されている。また、制御部１８は検査者が入力を行う入力部２５に接続され、入力部２５からの情報に従って片側１０個のうち、１個ずつのポンプノズル２１、２２を電動シリンジポンプ１９、２０に対して選択的に開にするあるいは全てのポンプノズルを閉にする等の制御やペルチェ素子１６、１７等を制御している。
本実施の形態においては、血液を検体とし検査者が注射器により検体入口２のゴムキャップを貫通し血液を注入すると、注入された血液はチャンバ８に流れ込む。その後に、検査者は生化学反応カートリッジ１をテーブル１４上に置き、図示しないレバーを操作することにより、ポンプブロック２３、２４を図３の矢印の方向に移動させると、ポンプノズル２１、２２がカートリッジ１の両側のノズル入口３にゴムキャップを貫通して挿入される。
また、ノズル入口３ａ〜３ｔは生化学反応カートリッジ１のふたつの面つまり両側に集中しているため、電動シリンジポンプ１９、２０、電動切換バルブ、ポンプノズルを内蔵したポンプブロック２３、２４等の形状、配置を単純化することができる。更に、必要なチャンバ５や流路を確保しながら、ポンプブロック２３、２４によりカートリッジ１を同時に挟み込むという単純な動作だけで、ポンプノズル２１、２２を挿入することができ、ポンプブロック２３、２４の構成も簡単なものにすることができる。更に、ノズル入口３ａ〜３ｔを全て同じ高さ、即ち直線状に配置することにより、ノズル入口３ａ〜３ｔに接続する流路４ａ〜４ｔの高さは全て同じになり、流路の４ａ〜４ｔの作製が容易になる。
また、図３の処理装置において、ｎ個の生化学反応カートリッジ１用にポンプブロック２３、２４をｎ倍に長くした構成にすれば、ｎ個のカートリッジ１を直列に並べることによって、ｎ個のカートリッジ１に対して必要な工程を同時に行うことができ、構成は極めて簡単でありながら多数のカートリッジに対して生化学反応を行わせることが可能になる。
生化学反応カートリッジ１の本体の製造はさまざまな方法が考えられるが、前述したように合成樹脂の材料を使っていくつかの層構造を作りそれらを重ね合わせ接合することによって、流路４、チャンバ５、流路６、チャンバ８ないし１０、流路１１ないし１２等の立体構造を構成することができる。
前述したように流路４ａ〜４ｔを同一平面内とすることにより流路４ａ〜４ｔは生化学反応カートリッジ１の本体を構成する二つの層の接合面に構成することができる。
図４は、生化学反応カートリッジ１の製造時に、流路４の途中にフィルター７を形成する セットする構成を説明する部分斜視図である。生化学反応カートリッジ１は、最上層３１と上から２番目の層３２を貼り合わすことで形成されている。２番目の層３２には溝３３が設けられ、溝３３の途中には、溝の幅と深さがともに拡張された空間３４が設けられている。フィルター７を空間３４に配置することができる。最上層３１と２番目の層３２を重ね合わせ接合する（貼り合わす）ことによって、溝３３は管状の流路４となり、フィルター７は少し押しつぶされることにより空間３４に隙間なく配置されるので溝の深さよりも厚いほうが好ましい。流路４の断面積は、０．１〜１．０ｍｍ2程度であるが、フィルター７の断面積は５．０〜５０．０ｍｍ2程度であって流路４の断面積の５倍ないし５００倍程度の断面積を確保している。したがって、フィルター７は電動シリンジポンプ１９、２０による空気の流れの抵抗になりにくい。また、フィルター７を通過する空気の流速は、流路４中を流れる場合の流速に比べて遅くなることで、空気中に含まれうる生化学反応カートリッジ内部の溶液の飛沫や揮発物、あるいは空気中の塵埃などをフィルター７によって確実に捕獲することができる。
図５は、図４における断面Ａ−Ａ’を表す部分断面図である。前述したように、３１は最上層であり３２は２番目の層である。２番目の層３２に設けられた溝３３が、最上層３１と２番目の層３２を重ね合わせ接合することによって管状の流路４となっている。流路４の途中の空間３４には、通気性のあるフィルター７がセットされている。図中矢印Ｂは、生化学反応カートリッジ１内のチャンバ５を通過してくる気流であり、この気流の中には検体中に存在した細菌やウィルスを含む飛沫や揮発物が含まれている可能性がある。フィルター７はこれらの飛沫や揮発物等の微粒子を捕獲することができる。このため、フィルターを通過した図中矢印Ｃで示した気流の中には、検体中に存在した細菌やウィルスを含む飛沫や揮発物、ひいては生化学反応カートリッジ１内に存在する試薬等の成分も含まれていない。このようにして清浄な空気を、生化学処理装置３０の側へ流すことができる。
検査者が入力部２５で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。図６は本実施の形態の処理装置における処理手順を説明するフローチャート図を示している。先ずステップＳ１で、制御部１８はノズル入口３ａ、３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引して、チャンバ５ａの第１の溶血剤を血液の入ったチャンバ８に流し込む。この際、溶血剤の粘性や流路の抵抗にもよるが、電動シリンジポンプ２０からの空気の吸引を電動シリンジポンプ１９からの空気の吐出を開始してから１０〜２００ｍ秒後に開始するように制御すると、流れる溶液の先頭で溶液が飛び出すことがなく、溶液が円滑に流れる。
このように、空気の供給、吸引のタイミングをずらすことによって、加圧、減圧を制御すれば溶液を円滑に流すことができるが、電動シリンジポンプ２０による空気の吸引を、電動シリンジポンプ１９からの空気の開始時からリニアに増加させるなどの細かな制御を行えば、溶液を更に円滑に流すことが可能になる。以下の溶液の移動についても同様である。
空気の供給の制御は、電動シリンジポンプ１９、２０を用いることで容易に実現でき、ノズル入口３ａ、３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１９、２０によって空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ８の溶液を流路１１に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。あるいは、電動シリンジポンプ２０から空気を連続して吐出し、気泡を発生させながら攪拌してもよい。
図７は、図２に示すチャンバ５ａ、８、５ｋを通る断面図であり、ノズル入口３ａにポンプノズル２１を挿入して加圧し、ノズル入口３ｋにポンプノズル２２を挿入して減圧し、チャンバ５ａの第１の溶血剤が血液の入ったチャンバ８に流れ込む様子を示している。流路４ａの途中にはフィルター７ａが、流路４ｋの途中にはフィルター７ｋがセットされている。
チャンバ８には前述したように検体としての血液が入っているが、血液中には細菌やウィルス等がまだ生きている状態で含まれている可能性がある。チャンバ８中の血液に対してチャンバ５ａの第１の溶血剤を流し込むわけであるが、その際に第１の溶血剤と血液は混合されながら飛び散り血液は飛沫となって空気中に浮遊する可能性がある。さらに、ノズル入口３ａ、３ｏのみを開にして、電動シリンジポンプ１９、２０によって空気の吐出・吸引を交互に繰り返し、チャンバ８の溶液を流路１１に流し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う場合や、ましてや電動シリンジポンプ２０から空気を連続して吐出し、気泡を発生させながら攪拌する場合などは特に、血液等が飛沫となって空気中に浮遊する可能性が高くなる。
本実施例は、流路４ａ〜４ｊおよび流路４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｏ、４ｒ、４ｔのそれぞれの途中には、不織布で構成されたフィルター７ａ〜７ｊおよびフィルター７ｋ、７ｌ、７ｍ、７ｏ、７ｒ、７ｔがセットされている。空気中を浮遊する液体の飛沫は、液体の粘度などにもよるが、大きさがおおよそ１μｍ程度で、小さいものはサブミクロンオーダーである。これらの大きさの粒状物質は、フィルター７を通過する際にすべてが捕獲されるため、血液の飛沫や揮発成分が生化学反応カートリッジ１の外部に空気とともに漏れ出ることはない。特にこのステップＳ１は、流路４ａの途中にはフィルター７ａが、流路４ｋの途中にはフィルター７ｋが、流路４ｏの途中にはフィルター７ｏがセットされているため、まだ生きている細菌やウィルスを含んだ血液が飛沫になって生化学反応カートリッジ１内部で浮遊していたとしても、それらは上記フィルター７ａ、７ｋによって捕獲されるため、生化学反応カートリッジ１の外部に出てくることはない。
図６において、次にステップＳ２でノズル入口３ｂ、３ｋのみを開にし、同様にしてチャンバ５ｂの第２の溶血剤をチャンバ８に流し込み、ステップＳ３ではノズル入口３ｃ、３ｋのみを開にし、同様にしてチャンバ５ｃの磁性体粒子をチャンバ８に流し込む。ステップＳ２、Ｓ３は共に、ステップＳ１と同様にして攪拌を行う。ステップＳ３では、磁性体粒子にステップＳ１、Ｓ２で細胞が溶解して得られたＤＮＡが磁性体粒子に付着する。この段階においては、検体である血液は第１の溶血剤と第２の溶血剤による処理が進んでいるので、血液中の細菌やウィルスによる二次感染を防ぐという安全上の問題は少なくなってきている。しかし、ＤＮＡの存在の有無を検査する本実施例における生化学カートリッジ１および生化学処理装置３０では、依然として汚染（コンタミ）の問題が残る。本実施例は、前述したように流路４ａ〜４ｊおよび流路４ｋ、４ｌ、４ｍ、４ｏ、４ｒ、４ｔのそれぞれの途中には、不織布で構成されたフィルター７ａ〜７ｊおよびフィルター７ｋ、７ｌ、７ｍ、７ｏ、７ｒ、７ｔがセットされているため、検体から分離されたＤＮＡが検体中に存在するＤＮＡが飛沫状になって生化学カートリッジ１の外部に出て、生化学処理装置３０の側に、より具体的にはポンプノズル２１、２２の内部などに付着し蓄積されたりすることはない。したがって続いて別の生化学カートリッジ１の処理を行っても汚染（コンタミ）が起きる可能性はなく、得られた分析結果の信頼性は高いものになる。これらのフィルター７の働きは、以下のステップＳ４以降のすべての工程についても当てはまることである。
続いて、ステップＳ４で電磁石１５をオンにし、ノズル入口３ｅ、３ｋのみを開にし、電動シリンジポンプ２０から空気を吐出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引してチャンバ８の溶液をチャンバ５ｅに移動する。この移動の際に、磁性体粒子とＤＮＡを流路１１の電磁石１５の上で捕捉する。電動シリンジポンプ１９、２０の吸引・吐出を交互に繰り返し、溶液をチャンバ８、５ｅ間を２回往復させることにより、ＤＮＡの捕捉効率を向上させる。さらに、回数を増やせば捕捉効率をいっそう高めることができる。
このように、磁性体粒子を利用してＤＮＡを、幅が約１．０〜２．０ｍｍ、高さが約０．２〜１．０ｍｍの小さい流路上で、しかも流れている状態で捕捉するので、極めて効率良く捕捉することができる。また、捕捉ターゲット物質がＲＮＡ或いはタンパク質の場合でも同様である。
次に、ステップＳ５において電磁石１５をオフにし、ノズル入口３ｆ、３ｌのみを開とし、電動シリンジポンプ２０から空気を吐出し、電動シリンジポンプ１９から空気を吸引して、チャンバ５ｌの第１の抽出洗浄液をチャンバ５ｆに移動する。この際に、ステップＳ４で捕捉された磁性体粒子とＤＮＡが抽出洗浄液と共に移動して洗浄が行われる。ステップＳ４と同様にして２回往復した後に、電磁石１５をオンにし、同様にして２回往復させて磁性体粒子とＤＮＡを流路１１の電磁石１５の上に回収し、溶液をチャンバ５ｌに戻す。
ステップＳ６でノズル入口３ｆ、３ｍを用い、チャンバ５ｍの第２の抽出洗浄液に対して、ステップＳ５と同じ工程を行って更に洗浄する。ステップＳ７では電磁石１５をオンにしたまま、ノズル入口３ｄ、３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引することにより、チャンバ５ｄの溶出液をチャンバ９に移動する。
このとき、溶出液の作用によって磁性体粒子とＤＮＡが分離し、ＤＮＡのみが溶出液と共にチャンバ９に移動し、磁性体粒子は流路１１に残る。このようにして、ＤＮＡの抽出、精製が行われる。抽出洗浄液が入ったチャンバと洗浄後の廃液が入るチャンバを用意したので、生化学反応カートリッジ１内でＤＮＡの抽出、精製を行うことが可能になる。
次に、ステップＳ８において、ノズル入口３ｇ、３ｏのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引してチャンバ５ｇのＰＣＲ用薬剤（ＴａＫａＲａ ＥＸ ＴａｑTM）をチャンバ９に流し込む。さらに、ノズル入口３ｇ、３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１９、２０で空気の吐出・吸引を交互に繰り返し、チャンバ９の溶液を流路１２に流して、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行う。そして、ペルチェ素子１６を制御して、チャンバ９内の溶液を９６℃の温度に１０分保持した後に、９６℃・１０秒間、５５℃・１０秒間、７２℃・１分間の工程を３０回繰り返し、溶出されたＤＮＡにポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）法を行って増幅する。
ステップＳ９ではノズル入口３ｇ、３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引してチャンバ９の溶液をチャンバ１０に移動する。更に、ペルチェ素子１７を制御して、チャンバ１０内の溶液を４５℃で２時間保持しハイブリダイゼーションを行う。この際に、電動シリンジポンプ１９、２０で空気の吐出、吸引を交互に繰り返し、チャンバ１０の溶液を流路６ｔに移動し、その後に戻す動作を繰り返して攪拌を行いながら、ハイブリダイゼーションを進める。
次にステップＳ１０において、同じ４５℃を保持したまま、今度はノズル入口３ｈ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引して、チャンバ１０内の溶液をチャンバ５ｒに移動しながら、チャンバ５ｈの第１の洗浄液を、チャンバ１０を通してチャンバ５ｒに流し込む。電動シリンジポンプ１９、２０の吸引・吐出を交互に繰り返して溶液をチャンバ５ｈ、１０、５ｒ間をニ回往復させ、最後にチャンバ５ｈに戻す。このようにして、ハイブリダイゼーションしなかった蛍光標識付きの検体ＤＮＡと蛍光標識とが洗浄される。
図８は、図２のチャンバ５ｈ、１０、５ｒを通る断面図であり、ノズル入口３ｈにポンプノズル２１が挿入されて加圧され、ノズル入口３ｒにポンプノズル２２が挿入されて減圧され、チャンバ５ｈの第１の洗浄液がチャンバ１０を通してチャンバ５ｒに流れ込む様子を示している。流路４ｈの途中にはフィルター７ｈが、流路４ｒの途中にはフィルター７ｒがセットされている。
図６において、ステップＳ１１では同じ４５℃を保持したまま、ノズル入口３ｊ、３ｒを用いてチャンバ５ｊの第２の洗浄液に対して、ステップＳ１０と同じ工程を経て更に洗浄し、最後にチャンバ５ｊに戻す。このように洗浄液が入ったチャンバ５ｈ、５ｊと、洗浄後の廃液が入るチャンバ５ｒを用意したので、生化学反応カートリッジ１内でＤＮＡマイクロアレイ１３の洗浄を行うことが可能になる。
ステップＳ１２では、ノズル入口３ｉ、３ｒのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引してチャンバ５ｉのアルコールを、チャンバ１０を通してチャンバ５ｒに移動する。その後に、ノズル入口３ｉ、３ｔのみを開にし、電動シリンジポンプ１９から空気を吐出し、電動シリンジポンプ２０から空気を吸引してチャンバ１０内を乾燥させる。
検査者が図示しないレバーを操作すると、ポンプブロック２３、２４は生化学反応カートリッジ１から離れる方向に移動し、ポンプノズル２１、２２がカートリッジ１のノズル入口３から外れる。そして、検査者はこのカートリッジ１をよく知られたスキャナ等のＤＮＡマイクロアレイ用読取装置に挿入して、測定・解析を行う。
＜実施例２＞
本発明の第２の実施例を以下に図面に基づいて説明する。
実施例１は、生化学反応カートリッジ１内の溶液の飛沫もしくは揮発物の捕獲を、通気性のあるフィルターを用いた例を説明したが、本実施例では、空気が流れる連通路を細管構造にすることでフィルターと同等の効果を得ることができる。本実施例では、実施例１と基本的な構成は同じであるため、同じ部分は図面を流用し同じ符号を付して説明を省略する。
本実施例の生化学反応カートリッジ１の外観は実施例１で説明した図１と同様であるので説明は省略する。
図９は、本実施例における生化学反応カートリッジ１の概略平面断面図を示している。基本的な構成は、図２と同様である。片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔは、それぞれの空気が流れる連通路であるところの空気流路４あるいは空気流路４１を介して、溶液を貯蔵する場所又は反応を起こす場所であるチャンバ５に連通されている。
ただし、本実施の形態の工程では、実施例１と同様にノズル入口３ｎ、３ｐ、３ｑ、３ｓは使用しないため、チャンバ５に連通されておらず予備になっている。より詳しくは、ノズル入口３ａ〜３ｃおよび３ｋ、３ｏは空気流路４ａ〜４ｃおよび４ｋ、４ｏを介してチャンバ５ａ〜５ｃおよび５ｋ、５ｏに連通され、ノズル入口３ｄ〜３ｊおよび３ｌ、３ｍ、３ｒ、３ｔは空気流路４１ｄ〜４１ｊ、および４１ｌ、４１ｍ、４１ｒ、４１ｔを介してチャンバ５ｄ〜５ｊおよび５ｌ、５ｍ、５ｒ、５ｔに連通されている。
空気流路４ａ〜４ｃおよび空気流路４ｋ、４ｏのそれぞれの途中には、不織布で構成されたフィルター７ａ〜７ｃおよび７ｋ、７ｏがセットされている。これらのフィルター７の生化学反応カートリッジ１へのセットの方法については実施例１で説明したものと同じであるので説明は省略する。
生化学反応カートリッジ１の内部のその他の構成についても、実施例１で説明したものと同じであるので説明は省略する。
生化学反応カートリッジ１内での溶液の移動や種々の反応を制御する生化学処理装置は、実施例１で説明した図３と同じであるので説明は省略する。
本実施例においても、生化学反応カートリッジ１の本体の製造にはさまざまな方法が考えられるが、前述した実施例１と同じであるので説明は省略する。
図１０は空気流路４１の構成を説明する部分斜視図である。生化学反応カートリッジ１は、最上層４２および２番目の層４３を貼り合わすことで形成されている。２番目の層４３には溝４４が設けられ、溝４４は管状の空気流路４１となる。空気流路４１の断面は本実施例では正方形で幅・深さともに０．５ｍｍで、すなわち面積Ｂは、０．２５ｍｍ2である。チャンバ５から接続部３までの流路４１の長さはどれも１５ｍｍ以上を確保している。流路４１は断面積が比較的狭く長さは比較的長いが、空気は粘性率が極めて小さいために流路抵抗は小さくて済む。このように空気流路４１は細管構造で構成したので、空気中に含まれうる生化学反応カートリッジ内部の溶液の飛沫などは空気流路４１の内面に付着して捕獲されやすくなる。こうして空気流路４１を通過して生化学反応カートリッジ１外に出てくる空気は、検体中に存在した細菌やウィルスを含む飛沫等が含まれていない清浄な状態にすることができる。
空気流路４１の内面に溶液の飛沫が付着する原理は、固体に対する液体の吸着現象で説明できる。吸着現象は、原子間力に基づく化学吸着と分子間力に基づく物理吸着に分けることができるが、本実施例において空気流路４１の内面に溶液の飛沫が付着する現象は、おもに物理吸着によって説明される。物理吸着現象は、固体の表面エネルギの大きさに依存することが知られている。すなわち固体の表面エネルギが大きい場合は、親水性が高く液体によって濡れやすい。反対に固体の表面エネルギが小さい場合は、撥水性が高く液体によって濡れにくい。
空気流路４１の内面は表面エネルギが大きく濡れやすい状態になっていることが溶液の飛沫を付着させて捕獲するために必要な条件となる。本実施例では、生化学反応カートリッジ１は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）共重合体、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ塩化ビニル等の透明又は半透明の合成樹脂により構成されている。これらの合成樹脂は、表面エネルギが３５〜５０ｍＮ／ｍ程度であり、比較的濡れやすい材質である。さらには、固体にプラズマを照射することにより固体の表面エネルギを大きくし濡れ性を向上できることがよく知られている。前述したように、生化学反応カートリッジ１は、最上層４２および２番目の層４３を貼り合わすことで形成されている。貼り合せる工程の前に、最上層４２の下面および２番目の層４３溝４４の内壁にプラズマを照射することで、空気流路４１の内面の表面エネルギを上げて親水性を増して、液体の飛沫を捕獲しやすくすることも可能である。空気流路４１のレイノルズ数Ｒｅは、流路の径（断面寸法）と空気の動粘度で決定するが、空気の動粘度は小さいため、流路の径（断面寸法）を極力小さくすることでレイノルズ数Ｒｅをある程度の大きさにおさえることができる。本実施例では、空気流路４１中を流れる空気の速度は１０〜１００ｍｍ／ｓｅｃ程度であるため、空気流路４１中を流れる空気の流れが層流ではなく乱流にするためにも、空気流路４１の断面積は小さくしたい。前述したように、本実施例では、幅・深さともに０．５ｍｍで、すなわち面積Ｂは、０．２５ｍｍ2とした。空気流路４１中を流れる空気の流れが層流の場合は、空気中に含まれうる液体の飛沫は、空気流路４１中をほぼ平行に飛行するため、空気流路４１の壁面に捕獲される確率が減ってしまう。空気流路４１中を流れる空気の流れが乱流の場合は、空気中に含まれうる液体の飛沫は、空気流路４１中を不規則に飛行するため、空気流路４１の壁面に捕獲される確率が増える。空気流路４１中の空気の流れが層流になるか乱流になるかの条件は、前述したように流路の断面寸法、空気の動粘度および空気の流速で決まるものであるが、本実施例における幅・深さともに０．５ｍｍで、すなわち面積を０．２５ｍｍ2とした条件は、一応の目安として有効である。また、本実施例では、チャンバ５から接続部３までの流路４１の長さはどれも１５ｍｍ以上を確保している。流路４１の長さはレイノルズ数Ｒｅには関係しないが、溶液の飛沫の飛行距離が長ければ長いほど、空気流路４１の壁面に捕獲される確率が増える。本実施例における長さ１５ｍｍ以上はその意味で一応の目安となるものである。
検査者が入力部２５で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。本実施の形態の処理装置における処理手順は実施例１の図６で説明したフローチャートと同様であるため説明は省略する。
＜実施例３＞
本発明の実施例３を以下に図面に基づいて説明する。
実施例２は、生化学反応カートリッジ１内の溶液の飛沫もしくは揮発物の捕獲を、空気が流れる連通路である空気流路を細管構造とすることでフィルターと同等の効果を得ることができる例を示したが、本実施例では、空気流路に屈曲部を２箇所以上設けることで空気流路にフィルターと同等の効果を得ることができる。屈曲部を設けることで断面積と長さとの制限を緩和することができる。断面積を大きくすることで工作精度を緩和することができ、流路の長さを短くすることができるので生化学反応カートリッジを小さく作ることができる。本実施例では実施例１ないし実施例２と基本的な構成は同じであるため、同じ部分は図面を流用し同じ符号を付して説明を省略する。
屈曲部は、流体力学的には緩やかに曲がっている「ベンド(bend)」と急に曲がっている「エルボ(elbow)」があるが、これらについてはワイスバッハの実験式が知られている。本実施例における屈曲部は図１２に示すように「エルボ(elbow)」であり、ワイスバッハの実験式によれば、屈曲の角度が９０°の場合は損失係数が１に近い値（0.9855）である。流路５１は屈曲部を設けたことで流体力学的損失が大きくなるとともに、層流になるほどの比較的遅い流速であっても屈曲部において流れが乱れ、乱流になる効果があるので空気中に含まれうる液体の飛沫は、空気流路５１の壁面に捕獲される確率が増える。屈曲部を設けたことにより、流路５１の断面積は実施例２における流絽４１の断面積の数倍に広げることも可能である。
本実施の形態における生化学反応カートリッジ１の外観は、前述の実施例１ないし実施例２と同じ構成であるので説明は省略する。
図１１は生化学反応カートリッジ１の平面断面図を示しており、基本的な構成は実施例１で説明した図２と同様である。片側の側面には１０個のノズル入口３ａ〜３ｊが設けられ、反対側の側面にも１０個のノズル入口３ｋ〜３ｔが設けられている。各ノズル入口３ａ〜３ｔは、それぞれの空気が流れる連通路であるところの空気流路４あるいは空気流路５１を介して、溶液を貯蔵する場所又は反応を起こす場所であるチャンバ５に連通されている。
ノズル入口３ｎ、３ｐ、３ｑ、３ｓは使用しないため、チャンバ５に連通されておらず予備になっている。より詳しくは、ノズル入口３ａ〜３ｃおよび３ｋ、３ｏは空気流路４ａ〜４ｃおよび４ｋ、４ｏを介してチャンバ５ａ〜５ｃおよび５ｋ、５ｏに連通され、ノズル入口３ｄ〜３ｊおよび３ｌ、３ｍ、３ｒ、３ｔは空気流路５１ｄ〜５１ｊ、および５１ｌ、５１ｍ、５１ｒ、５１ｔを介してチャンバ５ｄ〜５ｊおよび５ｌ、５ｍ、５ｒ、５ｔに連通されている。
空気流路４ａ〜４ｃおよび空気流路４ｋ、４ｏのそれぞれの途中には、不織布で構成されたフィルター７ａ〜７ｃおよび７ｋ、７ｏがセットされている。これらのフィルター７の生化学反応カートリッジ１へのセットの方法については実施例１で説明したものと同じであるので説明は省略する。
生化学反応カートリッジ１の内部のその他の構成についても、実施例１で説明したものと同じであるので説明は省略する。
本実施の形態における、生化学反応カートリッジ１内での溶液の移動や種々の反応を制御する生化学処理装置は、実施例１で説明した図３と同じであるので説明は省略する。
本実施例においても、生化学反応カートリッジ１の本体の製造にはさまざまな方法が考えられるが、前述した実施例１と同じであるので説明は省略する。
図１２は空気流路５１の構成を説明する部分斜視図である。５２は生化学反応カートリッジ１の最上層であり５３は生化学反応カートリッジ１の上から２番目の層である。２番目の層５３には溝５４が設けられており、最上層５２と２番目の層５３を重ね合わせ接合することによって、溝５４は管状の流路５１となる。流路５１は本実施例では屈曲部５５、５６、５７、５８と４箇所の屈曲部が設けられている。流路５１の断面積は小さく途中に屈曲部も設けられているが、空気は粘性率が極めて小さいために流路抵抗は小さくて済む。本実施例における流路５１の断面積は前記実施例２における流絽４１の断面積ほどには小さい必要はない。このように流路５１は屈曲部を備えた構造としたので、空気中に含まれうる生化学反応カートリッジ内部の溶液の飛沫などは屈曲部で気流の向きが変更される際を中心に流路５１の内面に付着して捕獲されやすくなる。こうして空気流路５１を通過して生化学反応カートリッジ１外に出てくる空気は、検体中に存在した細菌やウィルスを含む飛沫等が含まれていない清浄な状態にすることができる。
更に、流路５１を入り口に対し出口がわからないような例えば、出口に続いていない分岐部を有するような複雑な構造（迷宮構造）とすることもできる。
検査者が入力部２５で処理開始の命令を入力すると処理が始まる。本実施の形態の処理装置における処理手順は、実施例１ないし実施例２で説明した動作と同じであるため、説明は省略する。
生化学反応カートリッジの外観図 生化学反応カートリッジの平面断面図 生化学処理装置の概略図 流路の構成を説明する部分斜視図 流路の構成を説明する部分断面図 処理手順を説明するフローチャート図 生化学反応カートリッジのチャンバを通る部分断面図 生化学反応カートリッジのチャンバを通る部分断面図 生化学反応カートリッジの平面断面図 流路の構成を説明する部分斜視図 生化学反応カートリッジの平面断面図 流路の構成を説明する部分斜視図
符号の説明
１ 生化学反応カートリッジ
２ 検体入口
３ ノズル入口
４ 空気流路
５ チャンバ
６ 流路
７ フィルター
８ チャンバ
９ チャンバ
１０ チャンバ
１１ 流路
１２ 流路
１３ ＤＮＡマイクロアレイ
１４ テーブル
１５ 電磁石
１６ ペルチェ素子
１７ ペルチェ素子
１８ 制御部
１９ 電動シリンジポンプ
２０ 電動シリンジポンプ
２１ ポンプノズル
２２ ポンプノズル
２３ ポンプブロック
２４ ポンプブロック
２５ 入力部
３０ 化学処理装置
３１ 最上層
３２ ２番目の層
３３ 溝
３４ 空間
４１ 空気流路
４２ 最上層
４３ ２番目の層
４４ 溝
５１ 空気流路
５２ 最上層
５３ ２番目の層
５４ 溝
５５ 屈曲部
５６ 屈曲部
５７ 屈曲部
５８ 屈曲部

Claims (9)

  1. 検体を生化学処理するための溶液を収容するための複数のチャンバと、前記各チャンバに通じる連通路と、前記各連通路に接続する接続部を備えたカートリッジと、前記各接続部を介して前記カートリッジ内の空気圧を制御する制御部を備え、
    前記連通路に検体あるいは検体を生化学処理するための溶液あるいはそれらの混合物の飛沫もしくは揮発物を捕獲する手段を設けたことを特徴とする生化学反応カートリッジ。
  2. 前記連通路は、検体中に含まれうる細菌・ウィルス等が生きている状態で存在しうる連通路であることを特徴とする請求項１に記載の生化学反応カートリッジ。
  3. 前記捕獲する手段が、通気性のあるフィルターであることを特徴とする請求項１または２に記載の生化学反応カートリッジ。
  4. 前記フィルターが、不織布、ＨＥＰＡ（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒ）フィルター、ＵＬＰＡ（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ Ａｉｒ）フィルターおよび殺菌酵素フィルターからなる１以上のフィルターであることを特徴とする請求項３に記載の生化学反応カートリッジ。
  5. 前記捕獲する手段が、細管構造からなる前記連通路であることを特徴とする請求項１または２に記載の生化学反応カートリッジ。
  6. 前記連通路に屈折部を設けたことを特徴とする請求項５に記載の生化学反応カートリッジ。
  7. 前記連通路が、平均断面積が０．２５ｍｍ2以下で前記チャンバから前記接続部までの長さが１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項５または６に記載の生化学反応カートリッジ。
  8. 前記連通路が迷宮構造であることを特徴とする請求項５〜７にいずれか１項に記載の生化学反応カートリッジ。
  9. 前記生化学処理するための溶液が前記複数のチャンバに収容されている請求項１〜８のいずれかに記載の生化学反応カートリッジ。

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