JP2011242234A - 化学処理用カートリッジ - Google Patents

Abstract

【課題】効率的な化学処理が可能な化学処理用カートリッジを提供する。
【解決手段】化学処理用カートリッジ１は、板状のベース部材１Ａと、ベース部材１Ａよりも薄く容易に弾性変形可能な板状のシート部材１Ｂとを互いに接着して構成される。化学処理用カートリッジ１の内部には、ウェル１１〜１３および流路２１〜２４が形成され、流路２１、ウェル１１、流路２２、ウェル１２、流路２３、ウェル１３および流路２４が順次、接続されている。ウェル１２の内部には、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂがドット状のパターンで接着された接着部３１〜３４が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジおよび化学処理用カートリッジの製造方法に関する。

外部から力を加えることにより内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジが知られている。この化学処理用カートリッジには、所望の化学処理の手順に即した形状、配置でウェルや流路が形成されており、カートリッジに押し付けたローラを移動させることなどにより内容物を移動させることで、容易に上記手順に従った化学処理を実行できるものである。

このような化学処理用カートリッジは、平板状のベースと、弾性体からなるシートとを接着することにより作製することができ、作製時に非接着領域の形状を制御することによりウェルや流路が所定の形状、配置で形成される。

特開２００７−１０１４２８号公報

上記の化学処理用カートリッジを用いてＤＮＡやＲＮＡなどの核酸物質を抽出、検出することも考えられる。この場合には、カートリッジ内に検体から核酸物質を検出し、マイクロアレイ等を用いてＤＮＡなどを検出するという一連の処理手順に即した形状および配置でウェルおよび流路を形成する。ＤＮＡなどの抽出、精製には、カートリッジ内に注入された磁性粒子を用いることが考えられる。

しかし、従来のカートリッジでは、磁性粒子が次のウェルに漏出し、反応が不安定となるとともに、ＤＮＡの抽出、増幅、精製等の工程でＤＮＡの損失、消失が発生し、全体としての収率が低下するという問題がある。

本発明の目的は、効率的な化学処理が可能な化学処理用カートリッジを提供することにある。

本発明の化学処理用カートリッジは、外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、互いに接着された２枚の板状部材を備え、前記内容物が移動される内部空間は、前記２枚の板状部材の非接着領域により形成され、前記非接着領域の内部には、前記２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられることを特徴とする。
この化学処理用カートリッジによれば、非接着領域の内部に、２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられていので、送液時に微小粒子のトラップや液体の攪拌を行うことができ、効率的な化学処理が可能となる。

互いに隣り合った前記ドット状の接着部間の間隔は、３００μｍ未満であってもよい。

前記ドット状の接着部は、粒子の通過を阻止するトラップとして機能してもよい。

本発明の化学処理用カートリッジの製造方法は、互いに接着された２枚の板状部材を備えるとともに、前記内容物が移動される内部空間は前記２枚の板状部材の非接着領域により形成され、前記非接着領域の内部には、前記２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられ、外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジの製造方法であって、前記２枚の板状部材は、前記板状部材に対するプラズマ処理を施すステップと、前記プラズマ処理後に、前記２枚の板状部材を張り合わせるステップと、を備え、前記非接着領域の内部に形成される前記ドット状の接着部は、前記プラズマ処理を施すステップにおいて前記２枚の板状部材の接着パターンに対応したマスクを使用して形成されることを特徴とする。
この化学処理用カートリッジの製造方法によれば、非接着領域の内部に形成されるドット状の接着部は、プラズマ処理を施すステップにおいて２枚の板状部材の接着パターンに対応したマスクを使用して形成されるので、ドット状の接着部が細かなパターンを有する場合でも、容易にカートリッジを作製できる。

本発明の化学処理用カートリッジによれば、非接着領域の内部に、２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられていので、送液時に微小粒子のトラップや液体の攪拌を行うことができ、効率的な化学処理が可能となる。

本発明の化学処理用カートリッジの製造方法によれば、非接着領域の内部に形成されるドット状の接着部は、プラズマ処理を施すステップにおいて２枚の板状部材の接着パターンに対応したマスクを使用して形成されるので、ドット状の接着部が細かなパターンを有する場合でも、容易にカートリッジを作製できる。

実施例１の化学処理用カートリッジの構成を示す図であり、（ａ）は化学処理用カートリッジの構成を示す斜視図、（ｂ）および（ｃ）は（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図。 実施例１の化学処理用カートリッジの製造方法を示す図であり、（ａ）はマスクを示す図、（ｂ）はプラズマ処理の工程を示す図、（ｃ）は貼り合わせの工程を示す図。 実施例２の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図。 実施例３の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図。 実施例４の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図。 様々な接着部のドット形状等を示す図。

以下、本発明による化学処理用カートリッジの実施形態について説明する。

図１（ａ）は、実施例１の化学処理用カートリッジの構成を示す斜視図、図１（ｂ）および図１（ｃ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。

図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、本実施例の化学処理用カートリッジ１は、板状のベース部材１Ａと、ベース部材１Ａよりも薄く容易に弾性変形可能な板状のシート部材１Ｂとを互いに接着して構成される。ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂは、例えば、シリコンゴム等により作製される。

図１（ａ）に示すように、化学処理用カートリッジ１の内部には、ウェル１１〜１３および流路２１〜２４が形成され、流路２１、ウェル１１、流路２２、ウェル１２、流路２３、ウェル１３および流路２４が順次、接続されている。なお、図１（ａ）では、化学処理用カートリッジ１に形成された一部のウェルおよび流路のみを示している。

これらのウェル１１〜１３および流路２１〜２４は、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂの非接着領域として形成される。通常時には、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂは互いに密着した状態にあるが、内部の圧力が高まると、主としてシート部材１Ｂが弾性変形し、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂの間に空隙が生じる。内部の圧力がなくなれば、再び、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂが互いに密着する。
図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、ウェル１２の内部には、ベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂがドット状のパターンで接着された接着部３１〜３４が設けられている。

図１（ｃ）は、ウェル１２の内部に内容物が存在している状態を示している。図１（ｃ）に示すように、内容物の圧力によりウェル１２の領域では、シート部材１Ｂがベース部材１Ａから離れた状態となる。しかし、ウェル１２の周囲でベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂが互いに接着されている接着部３５、およびドット状の接着部３１〜３４では、シート部材１Ｂがベース部材１Ａから離れることができず、図１（ｃ）に示すように、接着部３１〜３４、および接着部３５の間に狭い間隙が形成される。

例えば、ＤＮＡの抽出に用いる磁気粒子はこの間隙を通過できず、移動が阻止される。例えば、カートリッジ１にローラなどを押し付けるとともに、図１（ａ）において右方向にローラを移動させることにより、ウェル１１からウェル１３に向けて内容物を移動させると、磁気ビーズがウェル１２においてトラップされ、ウェル１３の方向に漏出することが阻止される。

図２は、本実施例の化学処理用カートリッジ１の製造方法を示す図である。

図２（ａ）はプラズマ処理に際して使用するマスクを示す図である。図２（ａ）に示すように、マスク４はカートリッジ１におけるベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂ間の非接着部の形状に対応している。マスク４はウェル１１〜１３および流路２１〜２４の輪郭に対応する輪郭形状を有し、ウェル１２に相当する領域にはドット状の非接着部３１〜３４に対応する孔４１〜４４が形成されている。

図２（ｂ）はベース部材１Ａに対するプラズマ処理の工程を示している。図２（ｂ）に示すように、プラズマ処理の工程では、マスク４をベース部材１Ａの接着面に密着させ、この接着面にプラズマ処理（例えば６０秒間の処理）を施す。これにより、図２（ｂ）において、接着部３１〜３４に対応する領域３１ａ〜３４ａおよび接着部３５に対応する領域３５ａが選択的にプラズマ処理される。同様に、シート部材１Ｂの接着面にもマスク（マスク４とは裏返しのパターン）を介してプラズマ処理を施す。

次に、図２（ｃ）に示すように、プラズマ処理を経たベース部材１Ａおよびシート部材１Ｂの接着面どうしを接着することで、カートリッジ１が作製される。

このように、マスクを使用したプラズマ処理により接着領域を規定するため、接着部が細かなドット状パターンであっても、容易にカートリッジを作製することができる。

以上のように、本実施例の化学処理用カートリッジによれば、ドット状の接着部を設けることによりウェル内に狭い間隙を形成し、微小な粒体等をトラップすることができる。

図３は、実施例２の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図である。

図３に示すように、本実施例の化学処理用カートリッジでは、ドット状の接着部３１Ａ〜３４Ａをウェルの内部ではなく、ウェル１４およびウェル１５の間を接続する流路２５の内部に設けている。この場合には、ウェル１４からウェル１５へ送液を行った際に、微小粒子を接着部３１Ａ〜３４Ａの領域でトラップすることが可能となる。

流路２５の流路幅（Ｗ）を１ｍｍ、接着部３１Ａ〜３４Ａの直径（ｄ）を３００μｍとし、接着部３１Ａ〜３４Ａ間の間隔（ｐ）を変化させたところ以下の結果を得た。ここでは、磁性粒子（２０μｇ／１０μｌ）を含む液をウェル１４からウェル１５に向けて送液し、ウェル１５に到達する磁性粒子の割合に基づいて評価した。
（１）ｐ＝１５０μｍの場合、ウェル１５への磁性粒子の漏出はなかった。
（２）ｐ＝２００μｍの場合、ウェル１５への磁性粒子の漏出はなかった。
（３）ｐ＝３００μｍの場合、ウェル１５への少量の磁性粒子の漏出が認められた。
（４）接着部３１Ａ〜３４Ａがない場合、ほぼ全量の磁性粒子がウェル１５へ移動した。

このように、ドット状の接着部を設けることにより、磁性粒子を効率的にトラップすることができる。とくに、ドット状の接着部間の間隔を３００μｍ未満とすることで、微小粒子等を効果的にトラップできる。

図４は、実施例３の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図である。

実施例２では、ドット状の接着部を等間隔で配置しているが、間隔が均一でなくてもよい。

図４の例では、ウェル１４およびウェル１５間の流路２５の内部にドット状の接着部５１〜５４が、順次、幅Ｗ１、幅Ｗ２、幅Ｗ３および幅Ｗ４の間隔をあけて配置され、幅Ｗ１＜幅Ｗ２＜幅Ｗ３＜幅Ｗ４とされている。

このように、ドットの配置状態は任意に選択可能である。

図５は、実施例４の化学処理用カートリッジにおけるドット状の接着部の配置状態を示す図である。

図５の例では、ウェル１６とウェル１７とが流路２６を介して接続されており、ウェル１７内部における流路２６の接続部分近傍に、複数のドット状の接着部が形成された領域３０が設けられている。

この場合には、ウェル１６から流路２６を介して液送された液体が領域３０において激しく攪拌されるため、ウェル１７における液体の混合、攪拌を効率的に行うことができる。

上記各実施例では、ドット状の接着部の形状を円形状としているが、ドット形状や配置状態は上記実施例に限定されない。

図６は、様々なドット形状等を示しており、図６（ａ）は領域３０Ａに矩形状の接着部を形成した例を、図６（ｂ）は領域３０Ｂに周囲に突起を有する形状の接着部を形成した例を、図６（ｃ）は領域３０Ｃに２列に並んだ円形状の接着部を形成した例を、図６（ｄ）は領域３０Ｄに楕円状の接着部を形成した例を、図６（ｅ）は領域３０Ｅに凹部を有する形状の接着部を形成した例を、図６（ｆ）は領域３０Ｆに波型に屈曲した形状の接着部を形成した例を、それぞれ示している。

本発明の適用範囲は上記実施形態に限定されることはない。本発明は、外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジおよび化学処理用カートリッジの製造方法に対し、広く適用することができる。

１ 化学処理用カートリッジ
１Ａ ベース部材（板状部材）
１Ｂ シート部材（板状部材）
３０ 領域（接着部）
３０Ａ〜３０Ｆ 領域（接着部）
３１〜３４ 接着部
５１〜５５ 接着部

Claims (4)

1. 外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジにおいて、
   互いに接着された２枚の板状部材を備え、
   前記内容物が移動される内部空間は、前記２枚の板状部材の非接着領域により形成され、
   前記非接着領域の内部には、前記２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられることを特徴とする化学処理用カートリッジ。
2. 互いに隣り合った前記ドット状の接着部間の間隔は、３００μｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の化学処理用カートリッジ。
3. 前記ドット状の接着部は、粒子の通過を阻止するトラップとして機能することを特徴とする請求項１または２に記載の化学処理用カートリッジ。
4. 互いに接着された２枚の板状部材を備えるとともに、前記内容物が移動される内部空間は前記２枚の板状部材の非接着領域により形成され、前記非接着領域の内部には、前記２枚の板状部材が互いに接着されることで形成された複数のドット状の接着部が設けられ、外部から与えられた力による変形により内容物を移動させて化学処理を行わせる化学処理用カートリッジの製造方法であって、
   前記２枚の板状部材は、前記板状部材に対するプラズマ処理を施すステップと、
   前記プラズマ処理後に、前記２枚の板状部材を張り合わせるステップと、
   を備え、
   前記非接着領域の内部に形成される前記ドット状の接着部は、前記プラズマ処理を施すステップにおいて前記２枚の板状部材の接着パターンに対応したマスクを使用して形成されることを特徴とする化学処理用カートリッジの製造方法。