JP4551174B2 - 多孔質膜カートリッジおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、核酸などを分離するための多孔質膜カートリッジに関する。

核酸は、様々な分野で種々の形態で使用されている。例えば、遺伝子組換えの分野において、核酸はプローブ、ゲノム、あるいはプラスミドなどの形態で広く用いられている。

また、核酸は医療の分野においても、種々の形態で用いられている。例えば、核酸プローブは、ヒトの病原体の検出や診断に日常的に用いられているほか、遺伝子の欠損等に起因する疾患の検出にも用いられている。さらに、核酸は細菌に起因する食品汚染の検出にも用いられている。また、核酸は遺伝子地図の作製からクローニングや遺伝子組換えによる発現において、興味ある遺伝子の位置確認、同定および単離に日常的に用いられている。

多くの場合、核酸は極めて少量しか入手できず、単離および精製操作が煩雑で時間を要する。また、このような煩雑な操作を行うことは核酸の損失に結びつき易い。さらに、血清、尿あるいはバクテリアの培養液から得られた試料の核酸の精製においては、精製過程における核酸のコンタミネーションや疑陽性の結果が生じるという危険性も加わる。

この核酸を簡便かつ効率的に分離精製する方法として、少なくとも２個の開口を有する容器内に、表面に水酸基を有する有機高分子から成る固相を収容した核酸分離精製ユニットを用いた方法が、特許文献１に記載されている。この方法は、まず、核酸を含む試料溶液中に、前記核酸分離精製ユニットの一の開口を入没させる。次いで、他の一の開口に接続された圧力差発生装置を用いて、前記核酸分離精製ユニットの内部を減圧状態にして、試料溶液を容器内に吸入する。この操作により、試料溶液が固相と接触して試料溶液中に存在する核酸が固相に吸着する。続いて、圧力差発生装置を用いてユニットの容器内を加圧して、吸引した試料溶液を排出する。

次に、前記と同様の減圧−加圧操作で洗浄液を容器内に吸入した後、容器から排出して容器内を洗浄する。この洗浄液は容器内に残留する試料溶液を洗い流すと共に、核酸と一緒に固相に吸着した試料溶液中の不純物も洗い流す機能を有する。更に、固相に吸着した核酸を離脱させるための回収液を、上記と同様の減圧−加圧操作によって容器内に吸入し、容器から排出する。この排出された回収液には目的とする核酸が含まれているので、これを回収することにより分離精製が完了する。

核酸を吸着させる固相としては、多孔質膜が一般的に用いられている。
また、このような核酸分離精製ユニット（本発明でいうところの多孔質膜カートリッジ）の構造としては、当該ユニットの容器を構成する２つの筒状の部品により多孔質膜を挟みつけて保持する構造が一般的である。そして、この２つの筒状の部品を固着する方法としては、超音波溶着、レーザーによる熱溶着、接着剤、ネジなどによって固着する方法が一般的に用いられている。

多孔質膜カートリッジは、取り扱う試料（核酸など）の性質上、多孔質膜に破れや、２つの筒状の部品を固着させた部分の密着強度が不足するなどして密着不良が発生したものであってはならない。
特開２００３−１２８６９１号公報（段落００３２〜００５０、図１）

しかし、従来の核酸分離精製ユニットでは、２つの部材が固着する部分に偏肉が生じることがあり、これに起因して２つの部材が固着する部分において密着強度が不足して密着不良が生じる場合があった。密着不良が生じると、固着させた部分に溶液が回りこみ、核酸のロスとなるばかりか、後工程への不純物の混入を引き起こしてしまい好ましくない。
また、２つの部材を固着させた部分の偏肉などが原因で多孔質膜が破損してしまう場合もあった。

そこで本発明は、２つの部材を固着させた部分に密着不良が発生せず、多孔質膜が破損しない多孔質膜カートリッジとその製造方法を提供することを課題とする。

本発明者らは、従来のように、別々に製造した２つの部品を別工程で固着する必要がない多孔質膜カートリッジとその製造方法について鋭意研究開発を行い、インサート射出成形の技術を応用した多孔質膜カートリッジの製造方法を完成するに至った。かかる製造方法は、キャップ部材を形成後、コアピンで多孔質膜の周縁部を押さえつつ、バレル部材を形成する形成材料を射出することによって、多孔質膜の周縁部を挟持させるインサート射出成形の技術を応用した多孔質膜カートリッジの製造方法である。

しかし、かかる多孔質膜カートリッジとその製造方法の研究開発を行っている過程で、インサート射出成形を用いた製造方法によって多孔質膜カートリッジを製造した場合に、前記の課題に挙げた偏肉による密着不良や、多孔質膜が破損する場合があることがわかった。

そして、これらの不具合の発生メカニズムについて原因の究明を行ったところ、多孔質膜の破損は、コアピンが偏芯したことによってキャップ部材の挟持面とコアピンとの間で多孔質膜を押さえない部分が生じ、この押さえていない部分が成形材料の射出圧力によって破損してしまうということがわかった。
また、キャップ部材とバレル部材の密着不良は、偏芯したコアピンの影響によってキャップ部材のキャップ部材側融着部に偏肉が生じること、および、キャップ部材側融着部の肉厚とその長さが適切でないためにこのキャップ部材側融着部とバレル部材側融着部の間で密着不良が発生するということがわかった。

本発明者は、鋭意検討した結果、摺動するコアピンの遊び量に起因する偏芯の防止や、バレル部材側融着部の肉厚と長さの関係の適切化、製造時の条件の適切化を図ることで、本発明の課題を解消することができるという知見を得、本発明を完成するに至った。

本発明の課題は、多孔質膜カートリッジの底部をなし、その一端側にキャップ部材側融着部を有し、かつ他端側に開口を有し、キャップ部材側融着部の内周壁に沿って形成された挟持面を有するキャップ部材と、このキャップ部材と一体的に形成される筒部分をなし、その一端側に前記キャップ部材側融着部と内接するバレル部材側融着部を有し、かつ他端側に開口を有するバレル部材と、前記バレル部材の射出成形を行う際に、前記バレル部材側融着部の縁部と前前記キャップ部材の挟持面とで挟持される多孔質膜と、を有し、バレル部材側融着部の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係を、｛（ｔ_max−ｔ_min）／ｔ_max｝×１００≦５０［％］としたことを特徴とする多孔質膜カートリッジ、とすることで達成される。このような多孔質膜カートリッジによれば、インサート射出成形を行っても多孔質膜の破損や、キャップ部材とバレル部材の密着不良の発生を抑制することができる。

このように、本発明の多孔質膜カートリッジは、バレル部材側融着部の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係を適切化したことにより、かかる融着部の偏肉を少なくすることができるので、バレル部材側融着部とキャップ側融着部の密着強度が減少しないので、密着不良の発生を防止することができる。また、バレル部材側融着部の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係を適切化すれば、インサート射出成形によってこれを製造するときにコアピンが偏芯しない。したがって、コアピンと挟持面によって多孔質膜を挟まない部分が生じなくなることから、多孔質膜が破れることがない。

また、本発明の多孔質膜カートリッジは、バレル部材側融着部の肉厚ｔと長さＬの関係を、Ｌ／ｔ≦４０とするのが好ましい。
このように、本発明の多孔質膜カートリッジは、バレル部材側融着部の肉厚ｔと長さＬの関係を適切化したことにより、バレル部材とキャップ部材の密着強度を増加させることができる。

さらに、本発明の多孔質膜カートリッジの多孔質膜は、核酸吸着性多孔質膜であることが好ましい。
このように、本発明の多孔質膜カートリッジの多孔質膜を核酸吸着性多孔質膜とすれば、核酸を好適に抽出することができる。

また、本発明の課題は、キャップ部材側融着部と多孔質膜を挟持する挟持面とを有するキャップ部材を形成する第一工程と、第一工程で形成されたキャップ部材の挟持面に多孔質膜を設置してインサート材を作製する第二工程と、第二工程で作製されたインサート材をキャップ部材側金型の射出成形型内に配置する第三工程と、第三工程で配置されたインサート材の多孔質膜を、バレル部材側金型のコアピンで押さえつつ、キャップ側金型とバレル部材側金型とを密閉してキャビティを形成する第四工程と、第四工程で多孔質膜を押さえているコアピンとバレル部材側金型とで形成されるキャビティに成形材料を射出することで、キャップ部材側融着部と内接するバレル部材側融着部を有するバレル部材を形成するとともに、キャップ部材の挟持面と、バレル部材のバレル部材側融着部の縁部とによって当該多孔質膜を挟持させた多孔質膜カートリッジを製造する第五工程と、第五工程によって製造された多孔質膜カートリッジを取り出す第六工程と、を有する多孔質膜カートリッジの製造方法であって、第五工程の成形材料の射出時において、キャップ部材側金型の射出成形型内の側壁とキャップ部材の外壁との間隙幅が、コアピンと挟持面とが当接する当接幅の７０％以下であることを特徴とする多孔質膜カートリッジの製造方法、とすることで達成される（請求項１）。

このように、多孔質膜カートリッジの製造方法の第二工程において、キャップ部材をキャップ部材側金型の射出成形型内に配置する際に、そのキャップ部材を、キャップ部材側金型の射出成形型内の側壁とキャップ部材の外壁との間隙幅が、コアピンと挟持面とが当接する当接幅の７０％以下となるように設定すれば、この間隙幅は当接幅よりも小さいので成形材料を金型内に射出するインサート射出成形を行った場合であっても、多孔質膜にコアピンと挟持面によって押さえられない部分が発生しないので、射出材料によって多孔質膜が破れるということがなくなる。また、バレル部材側融着部の偏肉が生じないので、密着強度を増加することができる。

さらに、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法で用いるコアピンの先端は円錐状であることが好ましい（請求項２）。
このように、コアピンの先端を円錐状にすれば、コアピンで多孔質膜およびキャップ部材を押さえるときに自律的に調芯することができるので、コアピンが偏芯することがなくなる。その結果、多孔質膜にコアピンと挟持面によって押さえられない部分が発生しないので、射出材料によって多孔質膜が破れるということがなくなる。また、バレル部材側融着部の偏肉が生じないので、密着強度を増加することができる。

また、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法は、第一工程から第五工程までを１時間以内に行うのが好ましい（請求項３）。
成形材料に合成樹脂等を用いた場合、成形後、経時的に成形品が収縮することが知られている。そのため、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法においては、前記の第一工程から第五工程まで、すなわち、キャップ部材成形後から多孔質膜を載置してバレル部材を成形するまでの時間を１時間以内とすることにより、インサート射出成形後にバレル部材側融着部が収縮した場合であっても、キャップ部材側融着部の収縮が適切に追従することが可能となるので、キャップ部材とバレル部材の密着強度を増加させることができる。
そして、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法は、多孔質膜が、核酸吸着性多孔質膜であるのが好ましい（請求項４）。
このようにすれば、核酸吸着性多孔質膜が無数の微細な孔を有しており、試料溶液を濾過することができるだけでなく、親水基等によってイオン結合か関与しない弱い相互作用で核酸を吸着し得るのでより好適に核酸を抽出することができる。

本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法によれば、インサート射出成形を行っても多孔質膜の破損や、キャップ部材とバレル部材の密着不良の発生を抑制した多孔質膜カートリッジを製造することができる。

次に、適宜図面を参照しつつ本発明に係る多孔質膜カートリッジの実施の形態について詳細に説明する。参照する図面において、図１は、本発明に係る多孔質膜カートリッジの分解斜視図であり、図２は、図１のインサート材の拡大断面斜視図である。なお、以下の説明において、「上」、「下」の表現は、多孔質膜カートリッジの使用状態、具体的には図１に示す向きでの使用状態を基準とする。

［１．多孔質膜カートリッジ］
図１の分解斜視図に示すように、本発明に係る多孔質膜カートリッジ１は、キャップ部材２０と多孔質膜３０とからなるインサート材１０と、このインサート材１０に対してインサート射出成形されるバレル部材４０とから構成されている。
なお、本発明に係る多孔質膜カートリッジ１のバレル部材４０は、インサート射出成形により、キャップ部材２０および多孔質膜３０と一体的に形成されるものであるが、図１においては、説明の便宜上、バレル部材４０を分離して示している。

（インサート材）
インサート材１０は、図３に示すように、多孔質膜カートリッジ１の底部側を構成するキャップ部材２０と、試料溶液の濾過、分離精製により核酸等を吸着して採取するための多孔質膜３０とから構成される。インサート材１０は、多孔質膜カートリッジ１を成形するためのキャビティ５１（図４（ａ）参照、キャップ部材側金型５０およびバレル部材側金型６０を閉じて形成される成形型）に予めセットされ、このキャビティ５１に溶融した樹脂Ｊが注入されることにより、当該樹脂Ｊにより成形されるバレル部材４０と融着される（図４（ｂ）参照）。なお、かかる樹脂Ｊが、特許請求の範囲にいう「成形材料」に相当する。

（キャップ部材）
キャップ部材２０は、中央に開口部２１ａが形成された底部２１と、この底部２１の下面から延出するノズル２２（排出部）と、ノズル２２とは反対側に向かって底部２１の外周に沿って筒状に延出するキャップ部材側融着部２３とから構成されている。ノズル２２の先端には排出口２２ａが形成されており、底部２１の開口部２１ａと連通している。キャップ部材側融着部２３は、後記するバレル部材４０のバレル部材側融着部４２と融着する部分であり、その内径は、多孔質膜３０の直径と略等しく形成されている。

キャップ部材２０の底部２１には、図２に示すように、底面２１ｂの外周に沿って、底面２１ｂよりも１段高くなった挟持面２５が環状に形成されている。挟持面２５は、後記する多孔質膜３０の周縁部３０ａと当接する面であり、平坦に形成されている。底面２１ｂは、挟持面２５側から開口部２１ａ側に向かうほど低くなる（排出口２２ａ側に近づく）ように傾斜しており、試料溶液が排出され易くなっている。また、底面２１ｂには、６本（図２においては３本のみ図示）のリブ２６が放射状に形成されている。リブ２６は、底面２１ｂから突出しており、底面２１ｂの傾斜角度よりゆるい角度で、挟持面２５側から開口部２１ａ側に向かうほど低くなるように傾斜している。

キャップ部材２０の成形材料としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等のプラスチックを使用することができる。また、生分解性の材料も好適に使用することができる。また、キャップ部材２０は透明であっても、着色してあってもよい。

（多孔質膜）
多孔質膜３０は、前記したキャップ部材側融着部２３の内径と略同一の直径をした円形状の膜部材である。多孔質膜３０は、無数の微細な孔を有しており、試料溶液を濾過して核酸を抽出できるようになっている。また、多孔質膜３０は、前記したキャップ部材２０の挟持面２５の上に載置されて、インサート材１０を構成する（図２参照）。多孔質膜３０の周縁部３０ａは、挟持面２５に当接する部分であり、後記するバレル部材４０の射出成形時の射出圧力によって挟持面２５に押し付けられて挟持される。このようにして多孔質膜を挟持すれば、試料溶液が多孔質膜３０の周縁を回り込む不具合を防ぐことができる。
なお、一般的な多孔質膜としては、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリカーボネート等の多孔質膜を用いることができる。

多孔質膜３０としては、親水基等によってイオン結合が関与しない弱い相互作用で核酸を吸着し得る、有機高分子等の有機材料で構成される厚さが１０〜５００μｍ、より好ましくは５０〜２５０μｍの多孔質膜を用いるのが好適である。本発明に用いる多孔質膜３０が核酸吸着性多孔質膜である場合には、多孔質膜３０としては、例えば、アセチルセルロースの表面鹸化物が好適であり、鹸化率は５％以上であることが好適である。アセチルセルロースとしては、モノアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロースのいずれも用いることができるが、トリアセチルセルロースを用いることが望ましい。

そして、この多孔質膜３０に形成される最小孔径は、０．２２μｍ以上が好ましく、０．５μｍ以上がより好ましい。そして、多孔質膜３０に形成される空隙率は、５０〜９５％が好ましく、６５〜８０％がより好ましい。また、多孔質膜３０のバブルポイントは、９．８〜９８０ｋＰａ（０．１〜１０ｋｇｆ／ｃｍ²）が好ましく、１９．６〜３９２ｋＰａ（０．２〜４ｋｇｆ／ｃｍ²）がより好ましい。そして、本発明に用いる多孔質膜３０としては、多孔質膜１ｍｇあたりの核酸の吸着量が０．１μｇ以上のものを用いるのが好ましく、０．９μｇ以上のものを用いるのがより好ましい。

（バレル部材）
バレル部材４０は、図１に示すように、円筒状のバレル本体４１と、バレル本体４１に連なる円筒状のバレル部材側融着部４２とからなる。バレル部材４０は、インサート材１０をキャップ部材側金型５０に設置した後（図３参照）、キャビティ５１に樹脂Ｊを射出することにより成形される。バレル部材４０の中空部４３は、試料溶液等を一時的に貯留する部分であり、後記するバレル部材側金型６０に備えられたコアピン６１によって成形される（図４参照）。中空部４３の上端は開口しており（開口４３ａ）、中空部４３の下端は多孔質膜３０によって塞がれることとなる。バレル部材側融着部４２は、コアピン６１とキャップ部材２０のキャップ部材側融着部２３との間に形成された隙間（図４のキャビティ５１）に射出した樹脂Ｊにより成形される。そのため、実際には、当該隙間に射出した樹脂Ｊの熱によってキャップ部材側融着部２３の内周面２３ａ（図２参照）が溶融し、バレル部材４０とインサート材１０が一体化されることとなる。

このとき、本発明におけるバレル部材４０のバレル部材側融着部４２の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxとの関係が、｛（ｔ_max−ｔ_min）／ｔ_max｝×１００≦５０［％］を満たすことが好ましい。バレル部材側融着部４２の偏肉を防止して十分な密着強度を得るため、および、多孔質膜カートリッジ１の製造時におけるコアピン６１の偏芯を抑制して多孔質膜３０が破れるのを防ぐためである。最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係が、５０［％］を超えると、バレル部材側融着部４２の偏肉が大きくなり、密着不良となる。また、多孔質膜カートリッジ１の製造時におけるコアピン６１の偏芯を抑制することができない。

また、本発明におけるバレル部材側融着部４２の肉厚ｔとバレル部材側融着部４２の長さＬとの関係（図１参照）は、好ましくはＬ／ｔ≦４０、より好ましくはＬ／ｔ≦３０、さらに好ましくはＬ／ｔ≦２０とするのが好ましい。なお、Ｌ／ｔの下限は、１以上が好ましく、２以上がより好ましく、３以上がさらに好ましい。バレル部材側融着部４２とキャップ部材側融着部２３の密着強度を増加させるためである。バレル部材側融着部４２の肉厚ｔとバレル部材側融着部４２の長さＬの関係が１以上であれば、バレル部材側融着部４２とキャップ部材側融着部２３の融着部分が確保できるために、密着強度が十分となる。
また、バレル部材側融着部４２の肉厚ｔとバレル部材側融着部４２の長さＬとの関係が４０以下であれば、キャビティ５１におけるバレル部材側融着部４２を形成するための隙間が薄いために肉厚ｔが薄くなるような場合であっても、多孔質膜カートリッジ１の製造時に溶融した樹脂Ｊなどの成形材料を射出する射出成形を行うことによりバレル部材側融着部４２を適切に形成することができ、多孔質膜の破れが無く、密着強度が良好な多孔質膜カートリッジ１とすることができる。

なお、バレル部材４０の成形材料としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル等のプラスチックを使用することができる。また、生分解性の材料も好適に使用することができる。また、バレル部材４０は透明であっても、着色してあってもよい。

［２．多孔質膜カートリッジの製造方法］
次に、適宜図面を参照して本発明に係る多孔質膜カートリッジの製造方法の実施の形態について詳細に説明する。参照する図面において、図３は、多孔質膜カートリッジと射出成形型の断面図であり、（ａ）は、インサート材配置時、（ｂ）は型閉じ時の状態をそれぞれ示している。また、図４は、同じく多孔質膜カートリッジと射出成形型の断面図であり、（ａ）は、樹脂注入時、（ｂ）は注入完了時の状態をそれぞれ示している。そして、図５は、キャップ部材側金型の射出成形型内の側壁とキャップ部材の外壁との間隙幅と、コアピンと挟持面とが当接する当接幅との関係を説明する図４（ｂ）のＡ部の拡大断面図である。

本発明に係る多孔質膜カートリッジの製造方法は、以下に説明する第一工程から第六工程を含んでなるものである。以下、工程ごとに順を追って説明を行うこととする。

（第一工程）
まず、第一工程では、図示しないキャップ部材２０を形成するための成形金型と、前記で説明した樹脂Ｊなどの成形材料を用いて、キャップ部材側融着部２３と、多孔質膜３０を挟持する挟持面２５と、を有するキャップ部材２０を形成する。

（第二工程）
次に、第二工程では、図３（ａ）に示すように、キャップ部材２０の挟持面２５に多孔質膜３０を配置してインサート材１０を作製する。この多孔質膜３０は、前記で説明したように核酸吸着性多孔質膜を用いると好適に核酸を分離精製することができる。

（第三工程）
そして、第三工程では、図３（ａ）（ｂ）に示すように、第二工程で作製されたインサート材１０をキャップ部材側金型５０の射出成形型５２内に配置する。
なお、第二工程のインサート材１０の作製や、第三工程のインサート材１０の射出成形型５２内への配置は、公知の組み立てロボットなどを用いて行うのが好ましい。不要なＤＮＡや塵などのコンタミネーションを防ぐためである。

（第四工程）
第四工程では、図４（ａ）に示すように、第三工程で配置されたインサート材１０の多孔質膜３０を、バレル部材側金型６０のコアピン６１で押さえつつ、キャップ部材側金型５０とバレル部材側金型６０とを密閉して型閉じを行い、キャビティ５１を形成する。

（第五工程）
第五工程では、図４（ｂ）に示すように、第四工程で多孔質膜３０を押さえているコアピン６１とバレル部材側金型６０とで形成されるキャビティ５１に、樹脂Ｊなどの成形材料を射出することで、キャップ部材側融着部２３と内接するバレル部材側融着部４２を有するバレル部材４０を形成するとともに、キャップ部材２０の挟持面２５と、バレル部材４０のバレル部材側融着部４２の縁部４４とによって多孔質膜３０を挟持した多孔質膜カートリッジ１を製造する。

本発明で用いられるバレル部材側金型６０は、多孔質膜カートリッジ１の中空部４３に相当する位置に、円柱状のコアピン６１を備えている。コアピン６１は、両金型５０、６０を閉じたときに、コアピン６１の先端部６２が多孔質膜３０の上面に当接して、キャップ部材２０の挟持面２５との間で多孔質膜３０を挟みこむようになっている。このとき、多孔質膜３０は、射出された樹脂Ｊが漏れない程度に、所定の厚さまで圧縮される。換言すれば、コアピン６１は、射出された樹脂Ｊが漏れない程度の厚さまで多孔質膜３０を圧縮するように、その長さが調節されている。

また、バレル側金型６０のコアピン６１の直径は、キャップ部材２０の底部側融着部２３の内径よりも小さく、かつ、挟持面２５の内径よりも大きいように形成されている。したがって、型閉じが完了すると、コアピン６１の先端部６２の周縁部６２ａ（図３参照）は、図５に示すように、挟持面２５の内周側端縁部との間において、多孔質膜３０の周縁部３０ａの一部を挟みこむこととなる。

そして、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法に用いるコアピン６１としては、その先端を、前記で説明したキャップ部材２０の底部２１の傾斜と合致するように円錐状に形成されたものを用いるのが好ましい。キャップ部材２０の底部２１の傾斜と先端が円錐状のコアピン６１とが合致することで自律的にコアピン６１の位置を調芯することができる。したがって、コアピン６１と挟持面２５とで多孔質膜３０を押さえない部分が発生しないので、多孔質膜３０が破れることがない。また、バレル部材側融着部４２の偏肉を防止することができるので、密着強度をより一層増加することができる。

また、コアピン６１による核酸吸着性多孔性膜３０の圧縮の程度は、核酸吸着性多孔性膜３０を破くことがなく、かつ、樹脂Ｊの射出圧力によって核酸吸着性多孔性膜３０がずれたりしわが寄ったり、樹脂Ｊが漏れたりしない程度に圧縮する必要がある。具体的には、膜厚の１０％から７０％程度の厚さに圧縮するのが好適である。

成形材料（樹脂Ｊ）の射出は、バレル部材側金型６０に設けられたゲート６３を通じて行う。このとき、キャビティ５１内に充填された樹脂Ｊの射出圧力によって、多孔質膜３０の周縁部３０ａが押し潰される。換言すれば、多孔質膜３０の周縁部３０ａが好適に押し潰される程度の射出圧力をかけて、溶融した樹脂Ｊをキャビティ５１に充填する。
このとき、樹脂Ｊの射出時におけるキャップ部材側金型５０の射出成形型５２の側壁５１ａとキャップ部材２０の外壁２０ａとの間隙幅Ｗｋは、コアピン６１と挟持面２５とが当接する当接幅Ｗｔの７０％以下、好ましくは５０％以下、さらに好ましくは３０％以下に設定するのが好ましい。間隙幅Ｗｋが当接幅Ｗｔの７０％以下であると、コアピン６１で当接するときや射出成形を行うときにキャップ部材２０の載置位置がずれることがなくなり、多孔質膜３０にバレル部材側融着４２と挟持面２５とで押さえられない部分が発生しない。したがって、樹脂Ｊの射出圧力により多孔質膜３０が破けてしまう虞がなくなる。

そして、本発明の多孔質膜カートリッジの製造方法においては、第一工程から第五工程までを１時間以内、好ましくは４５分間以内、より好ましくは３０分間以内、さらに好ましくは１５分間以内、さらにより好ましくは５分間以内、最も好ましくは１分間以内に行うことが好ましい。樹脂Ｊで成形したバレル部材４０の収縮とキャップ部材２０の収縮との差異をなくし、バレル部材側融着部４２とキャップ部材側融着部２３の密着強度をより一層増加させるためである。

なお、図示しない射出成形機において、バレル部材側金型６０が摺動する摺動部（不図示）のクリアランスを、直径換算で好ましくは５〜１５μｍ、より好ましくは７〜１０μｍ程度とするのがよい。５μｍ以上であれば摺動部が動作した際に、いわゆる“かじり”が発生することがほとんどなくなり、好適である。

また、樹脂Ｊをキャビティ５１に射出するゲート６３を複数設けるのが好ましく、複数設けるゲート６３の設置位置としては、ゲート６３の位置が対称となるようにするのが好ましい。ゲート６３を２つ設ける場合は、対称の位置となるように１８０度とすることや、ゲート６３を３つ設ける場合は、対称の位置となるように１２０度とすることや、４つ設けるときは対称の位置となるように９０度とすることを例示することができる。

（第六工程）
そして、第六工程では、第五工程によって射出した樹脂Ｊが冷えて硬化したら、射出成形機（図示せず）を操作して型開きを行い、製造された多孔質膜カートリッジ１を取り出す。

［３．多孔質性カートリッジの使用方法］
続いて、多孔質性カートリッジの使用方法について説明する。参照する図６は、本発明に係る多孔質性カートリッジの断面図である。

多孔質性カートリッジ１を用いて、核酸を含む検体から核酸を分離精製する工程は、この工程を自動で行う自動装置を用いて行うことが好ましい。これにより、操作が簡便化および迅速化するだけでなく、作業者の技能によらず一定の水準の核酸を得ることが可能になる。

例えば、前記した自動装置（図示せず）は、多孔質性カートリッジ１のバレル４０の開口４３ａからノズル２２の排出口２２ａへ向けて、核酸を含む試料溶液を、加圧ガスの一例である加圧エアにより通流させることで、多孔質膜３０に核酸を吸着させた後、同様に洗浄液Ｗを通流させて不純物を除去し、続いて、同様に回収液を通流させて多孔質膜３０に吸着した核酸を離脱させ、回収液と共に回収する分離精製動作を自動的に行う核酸分離精製装置であって、多孔質性カートリッジ１と試料溶液および洗浄液Ｗの排出液を収容する廃液容器と核酸を含む回収液を収容する回収容器とを保持する搭載機構と、多孔質性カートリッジ１に加圧エアを導入する加圧エア供給機構と、多孔質性カートリッジ１に洗浄液Ｗおよび回収液を分注する分注機構とを備えているものを使用することができる。

前記搭載機構は、装置本体に搭載されるスタンドと、このスタンドに上下移動可能に支持され核酸分離精製カートリッジ１を保持するカートリッジホルダーと、このカートリッジホルダーの下方で多孔質性カートリッジ１に対する位置を交換可能に前記廃液容器および前記回収容器を保持する容器ホルダーとを備えてなるものが好適である。

また、前記加圧エア供給機構は、下端部より加圧エアを噴出するエアノズルと、このエアノズルを支持して前記カートリッジホルダーに保持された多孔質性カートリッジ１に対し前記エアノズルを昇降移動させる加圧ヘッドと、この加圧ヘッドに設置され前記搭載機構のラックにおける多孔質性カートリッジ１の位置決めをする位置決め手段とを備えてなるものが好適である。

また、前記分注機構は、洗浄液Ｗを分注する洗浄液分注ノズルと、回収液を分注する回収液分注ノズルと、前記洗浄液分注ノズルおよび前記回収液分注ノズルを保持し、前記搭載機構に保持された多孔質性カートリッジ１上を順に移動可能なノズル移動台と、洗浄液Ｗを収容した洗浄液ボトルより洗浄液Ｗを吸引し、前記洗浄液分注ノズルに供給する洗浄液供給ポンプと、回収液を収容した回収液ボトルより回収液を吸引し、前記回収液分注ノズルに供給する回収液供給ポンプとを備えてなるものが好適である。

本発明において使用できる検体に制限はないが、例えば診断分野においては、検体として採取された全血、血漿、血清、尿、便、精液、唾液等の体液、あるいは植物（またはその一部）、動物（またはその一部）等、あるいはそれらの溶解物およびホモジネート等の生物材料から調製された溶液が対象となる。

最初にこれらの検体について細胞膜および核膜を溶解して核酸を可溶化する試薬を含む水溶液で処理する。これにより細胞膜および核膜が溶解されて、核酸が水溶液内に分散し、核酸を含む試料溶液を得る。例えば、検体が全血の場合、これに塩酸グアニジン、Ｔｒｉｓ、Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ１００、プロテアーゼＫ（ＳＩＧＭＡ製）を添加し、６０℃で１０分インキュベートすることによって赤血球の除去、各種タンパク質の除去、白血球の溶解及び核膜の溶解がなされる。

このようにして得られた試料溶液を、バレル４０の中空部４３に投入し（図６参照）、ノズル２２へ向けて圧力をかけて通流させる。こうすると、試料溶液中の核酸が多孔質膜３０に吸着される。

次に、図６に示すように、洗浄液Ｗをバレル４０の開口４３ａからノズル２２へ向けて圧力をかけながら通流させる。この洗浄液Ｗは、多孔質膜３０に吸着した核酸を離脱させずに、不純物を離脱させる組成を有するものである。この洗浄工程において、加圧した際、図６に示すように、多孔質膜３０がリブ２６の傾斜形状に沿って、ノズル２２側に向かって凸状に変形する。これにより、洗浄液Ｗが、底部２１に残留することなく、速やかにノズル２２から排出される。

洗浄液Ｗは、水溶性有機溶媒および塩の双方、または水溶性有機溶媒もしくは塩のうちいずれか１つを含んでいる溶液であることが好ましい。アルコール等の水溶性有機溶媒は、核酸が難溶性であるので、核酸を保持したまま核酸以外の成分を離脱させるのに適している。また、塩を添加することにより、核酸の吸着効果が高まる。

洗浄液Ｗに含まれる水溶性有機溶媒として、メタノール、エタノール、イソプロパノール、ブタノール、アセトン等を用いることができるが、エタノールを用いることが好ましい。また、洗浄液Ｗ中に含まれる水溶性有機溶媒は、好ましくは２０〜１００容量％であり、より好ましくは４０〜８０容量％である。

また、洗浄液Ｗに含まれる塩は、ハロゲン化物の塩であることが好ましい。さらには、塩が、一価または二価のカチオンを有し、かつその塩が１０ｍＭ以上含まれていることが好ましい。より好ましくは、塩が、塩化ナトリウムであり、さらには、この塩化ナトリウムが２０ｍＭ以上含まれていることが好ましい。

次に、精製蒸留水またはＴＥバッファ等の回収液をバレル４０の開口４３ａからノズル２２へ向けて圧力をかけながら通流させ、核酸を核酸吸着性多孔性膜３０から離脱させて流し出し、ノズル２２から排出された回収液（核酸を含有する回収液）を回収する。

次に、本発明の効果を確認した実施例について説明する。
射出成形機（住友重機械(社)製ＳＧ５０）を用いて、キャップ部材、バレル部材および多孔質膜からなる多孔質膜カートリッジをインサート射出成形を行うことで作製した。なお、キャップ部材の内径はφ７ｍｍとした。
多孔質膜カートリッジを成形した材料としては、ポリプロピレンを用いた。また、この多孔質膜カートリッジの中に挟持される多孔質膜は、厚さ７０μｍのトリアセチルセルロースの表面鹸化物からなる多孔質膜を用いた。
この射出成形機の射出条件は、ポリプロピレンの射出圧力３５ＭＰａとした。なお、射出成形機の金型のバレル部材側金型の摺動部のクリアランスは１５μｍとした。そして、コアピンの先端は円錐状に成形し、その先端の角度は１７０度とした。

このような条件のもと、サンプルＡからサンプルＩの多孔質膜カートリッジを作製した。サンプルＡからサンプルＩは、表１に示すように、バレル部材のバレル部材側融着部の肉厚ｔを、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍの３段階で設定し、バレル部材側融着部の長さＬを、３ｍｍ、７ｍｍ、１０ｍｍの３段階で設定した。そして、サンプルＡからサンプルＩのバレル部材側融着部の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係（表１においては、「偏肉割合」と称する）は、表１に示すとおり、６〜７５％の範囲で適宜に設定した。なお、バレル部材側融着部の最小肉厚ｔ_minと最大肉厚ｔ_maxの関係（偏肉割合）は、｛（ｔ_max−ｔ_min）／ｔ_max｝×１００［％］で求めた。
そして、これらサンプルＡからサンプルＩはそれぞれ同じ条件で５個作製し、これらについて以下の試験を行った。

（ａ．多孔質膜の破れの有無）
そして、作製した多孔質膜カートリッジのサンプルＡ〜Ｉに対して、製造時における多孔質膜の破れの有無を目視にて検査した。検査の結果、表１に示すように、破れのなかったサンプルを良好（「○」）と評価し、破れが発生する場合があったサンプルをやや不良（「△」）と評価し、破れが明確に確認されたサンプルを不良（「×」）と評価した。

（ｂ．密着強度）
また、引張試験機（東洋精機(株)製ストログラフ−Ｒ３）を用いて、作製した多孔質膜カートリッジのサンプルＡ〜Ｉの長手方向（上下方向）に４９Ｎ（ニュートン）の引張力を負荷し、キャップ部材とバレル部材の融着部分や、バレル部材側融着部の縁部と挟持面の間に剥離した部分が生じているか否かの確認を行った。

また、引張試験を行った後に、これらのサンプルＡ〜Ｉに水溶液（純水）を圧力（１ｋＰａ）をかけつつ通流させてこの水溶液が多孔質膜の横を回り込んでいないか確認した。
引張試験および水溶液の横回りの有無の結果を、表１において「密着強度」として評価した。融着部分やバレル部材側融着部の縁部と挟持面の間に剥離した部分が無く、また、水溶液の回り込みが無いサンプルを良好（「○」）と評価し、融着部分やバレル部材側融着部の縁部と挟持面の間に剥離した部分があるものの、水溶液の回り込みが無かったサンプルをやや不良（「△」）と評価し、融着部分やバレル部材側融着部の縁部と挟持面の間に剥離した部分があり、また、水溶液の回り込みが確認されたサンプルを不良（「△」）と評価した。

表１に示すように、サンプルＡ，Ｂ，Ｄ，Ｅ，Ｇ，Ｈ，Ｉは、バレル部材側融着部の肉厚ｔと、バレル部材側融着部の長さＬの関係Ｌ／ｔが、３５以下であったので、多孔質膜の破れがなく、また、密着強度も良好「○」という評価結果であった。

サンプルＦは、射出成形機のバレル部材側金型の摺動部のクリアランスを１５μｍとしたときは、多孔質膜の破れが発生する場合があり、やや不良「△」という評価結果であった。また、同じく、水溶液の回り込みは無かったものの、バレルとキャップの融着部分やバレル部材側融着部の縁部と挟持面の間に剥離した部分があったために密着強度は、やや不良「△」という評価結果となった。
ただし、サンプルＦは、バレル部材側金型の摺動部のクリアランスを１０μｍにしたところ、サンプルＦの多孔質膜の破れも発生せず良好「○」という評価結果（同評価欄のカッコ内の評価結果）になった。また、密着強度も良好「○」という評価結果（同評価欄のカッコ内の評価結果）となった。

なお、表１には示していないが、サンプルＦは、バレル部材側金型の摺動部のクリアランスが１５μｍの場合であっても、用いるコアピンの円錐状の先端の角度を１７０度とすることにより、多孔質膜の破れも発生せず、密着強度も良好「○」という評価結果（サンプルＦの評価欄のカッコ内の評価結果と同じ評価結果）を得ることができた。

これに対し、サンプルＣは、本発明で規定するところの条件を満たしていないので、多孔質膜の破れの有無の評価も密着強度の評価も不良「×」という結果となった。

また、サンプルＡ〜Ｉの全般的な傾向として、キャップ部材の成形後１時間以内に多孔質膜をキャップ部材の挟持面に載置してバレル部材のインサート射出成形を行ったところ、キャップ部材の成形後１日放置しておいたサンプルと比較して、偏肉割合が約５％低減していた。また、キャップ部材の成形後１分間以内に多孔質膜をキャップ部材の挟持面に載置してバレル部材のインサート射出成形を行ったところ、キャップ部材の成形後１日放置しておいたサンプルと比較して、偏肉割合が約２０％の低減していた。

以上、本発明に係る多孔質膜カートリッジとその製造方法について詳細に説明したが、本発明の趣旨は、前記の発明を実施するための最良の形態や実施例の内容に限定されるものではなく、広く変更・改変して適用することができる。
例えば、多孔質膜カートリッジの製造方法における第二工程では、キャップ部材２０の挟持面２５に多孔質膜３０を配置してインサート材１０を作製したが、これに限定されることはなく、キャップ部材側金型５０の射出成形型５２内に第一工程で形成したキャップ部材２０を配置し、このキャップ部材２０の挟持面２５に当接するように載置してインサート材１０を作製することができる。

本発明に係る多孔質膜カートリッジの分解斜視図である。 図１のインサート材の拡大断面斜視図である。 多孔質膜カートリッジと射出成形型の断面図であり、（ａ）は、インサート材配置時、（ｂ）は型閉じ時の状態をそれぞれ示している。 多孔質膜カートリッジと射出成形型の断面図であり、（ａ）は、樹脂注入時、（ｂ）は注入完了時の状態をそれぞれ示している。 キャップ部材側金型の射出成形型内の側壁とキャップ部材の外壁との間隙幅と、コアピンと挟持面とが当接する当接幅との関係を説明する図４（ｂ）のＡ部の拡大断面図である。 本発明に係る多孔質性カートリッジの断面図である。

符号の説明

１ 多孔質膜カートリッジ
１０ インサート材
２０ キャップ部材
２０ａ 外壁
２１ 底部
２１ａ 開口部
２１ｂ 底面
２２ ノズル
２２ａ 排出口
２３ キャップ部材側融着部
２３ａ 内周面
２５ 挟持面
２６ リブ
３０ 多孔質膜
３０ａ 周縁部
４０ バレル部材
４１ バレル本体
４２ バレル部材側融着部
４３ 中空部
４３ａ 開口
４４ 縁部
５０ キャップ部材側金型
５１ キャビティ
５１ａ 側壁
５２ 射出成形型
６０ バレル部材側金型
６１ コアピン
６２ 先端部
６３ ゲート
Ｊ 樹脂
Ｗｋ 間隙幅
Ｗｔ 当接幅
ｔ 肉厚
ｔ_max 最大肉厚
ｔ_min 最小肉厚

Claims (4)

1. キャップ部材側融着部と多孔質膜を挟持する挟持面とを有するキャップ部材を形成する第一工程と、
   前記第一工程で形成された前記キャップ部材の挟持面に前記多孔質膜を設置してインサート材を作製する第二工程と、
   前記第二工程で作製された前記インサート材をキャップ部材側金型の射出成形型内に配置する第三工程と、
   前記第三工程で配置された前記インサート材の多孔質膜を、前記バレル部材側金型のコアピンで押さえつつ、前記キャップ側金型と前記バレル部材側金型とを密閉してキャビティを形成する第四工程と、
   前記第四工程で前記多孔質膜を押さえている前記コアピンと前記バレル部材側金型とで形成されるキャビティに成形材料を射出することで、キャップ部材側融着部と内接するバレル部材側融着部を有するバレル部材を形成するとともに、前記キャップ部材の挟持面と、バレル部材のバレル部材側融着部の縁部とによって当該多孔質膜を挟持させた多孔質膜カートリッジを製造する第五工程と、
   前記第五工程によって製造された多孔質膜カートリッジを取り出す第六工程と、
   を有する多孔質膜カートリッジの製造方法であって、
   前記第五工程の成形材料の射出時において、前記キャップ部材側金型の射出成形型内の側壁と前記キャップ部材の外壁との間隙幅が、前記コアピンと前記挟持面とが当接する当接幅の７０％以下であることを特徴とする多孔質膜カートリッジの製造方法。
2. 前記コアピンの先端を円錐状にしたことを特徴とする請求項１に記載の多孔質膜カートリッジの製造方法。
3. 前記第一工程から前記第五工程までを１時間以内に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の多孔質膜カートリッジの製造方法。
4. 前記多孔質膜が、核酸吸着性多孔質膜であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の多孔質膜カートリッジの製造方法。

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