JP2019203810A - Method for capturing droplet, measurement cell, and droplet capturing device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、液滴捕捉方法、測定セル、および液滴捕捉装置に関する。 The present disclosure relates to a droplet capture method, a measurement cell, and a droplet capture device.
現在、遺伝子変異を高感度で検知できるデジタルPCR法が注目されている。デジタルPCR法の一種である、液滴を用いたデジタルPCR法では、まず、検体中に含まれるDNAを液滴中に単離し、単離したDNAの種類を蛍光標識などの方法で可視化する。その後、流路を流れる液滴に含まれるDNAの種類をフローサイトメーターで判別し、それぞれの個数を積算して、検体中のターゲットDNAの数を定量する。 At present, a digital PCR method capable of detecting a gene mutation with high sensitivity is attracting attention. In a digital PCR method using droplets, which is a kind of digital PCR method, first, DNA contained in a specimen is isolated in a droplet, and the type of the isolated DNA is visualized by a method such as fluorescent labeling. Thereafter, the type of DNA contained in the droplet flowing in the flow path is discriminated with a flow cytometer, and the number of each is integrated to quantify the number of target DNAs in the sample.
一方、非特許文献1では、複数のウエルを有する液滴ガイド面を内壁に有するマイクロ流路中に液滴を流し、液滴ガイド面に捕捉された液滴群の蛍光を上面から観察することで、液滴中の蛍光色素の有無を判別する技術を開示している。
On the other hand, in Non-Patent
発明者らは、平面状に配列した液滴群からの蛍光を検出する液滴を用いたデジタルPCR法を検討している。発明者らが、非特許文献1に開示されているような、マイクロ流路中の内壁に設置された、複数のウエルを有する液滴ガイド面に液滴を捕捉する方法を検討したところ、液滴の捕捉率(投入液滴数に対する捕捉液滴数の割合)が20%程度と悪く、十分量の液滴を液滴ガイド面に捕捉させるために多量の液滴を流す必要があることが分かった。
しかしながら、一般に、生体分子計測に使用できる検体量は少なく、検査に供する検体量は少ないことが望ましい。
本開示はこのような状況に鑑みてなされたものであり、液滴の捕捉率の高い液滴のトラップ技術を提供する。
The inventors are examining a digital PCR method using droplets that detect fluorescence from a group of droplets arranged in a plane. The inventors have studied a method of capturing a droplet on a droplet guide surface having a plurality of wells installed on the inner wall in the microchannel as disclosed in Non-Patent
However, in general, the amount of specimen that can be used for biomolecule measurement is small, and it is desirable that the quantity of specimen to be used for testing is small.
The present disclosure has been made in view of such a situation, and provides a droplet trap technology with a high droplet capture rate.
上記課題を解決するために、本開示による液滴の捕捉方法は、
内部空間の一方の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド面と、液滴ガイド面と共通な面と接し、ウエルの凹側とは逆方向に設けられた内壁と、を有するチャンバ部と、液滴ガイド面と対面するようにチャンバ部の下側に設けられた平面により、チャンバ部と平面との間に形成される流路と、オイルと、オイルよりも比重の軽い液滴と、を流路に導入する導入部と、オイルを外部に排出するオイル排出部と、筐体部と、を備える測定セルを用意する工程と、
測定セル内に、液滴ガイド面を上にした状態で複数の液滴とオイルとを含む流体を流路に流す工程と、
チャンバ部において、液滴のオイルに対する浮力を利用して、液滴ガイド面の複数のウエルに複数の液滴を捕捉する工程と、
を含む。
本開示に関連する更なる特徴は、本明細書の記述、添付図面から明らかになるものである。また、本開示の態様は、要素及び多様な要素の組み合わせ及び以降の詳細な記述と添付される特許請求の範囲の様態により達成され実現される。
本明細書の記述は典型的な例示に過ぎず、特許請求の範囲又は適用例を如何なる意味に於いても限定するものではないことを理解する必要がある。
In order to solve the above problems, a droplet capturing method according to the present disclosure includes:
A chamber portion having a droplet guide surface having a plurality of wells on one inner wall surface of the internal space, and an inner wall in contact with a surface common to the droplet guide surface and provided in a direction opposite to the concave side of the well; A flow path formed between the chamber portion and the plane by the plane provided on the lower side of the chamber portion so as to face the droplet guide surface, oil, and a droplet having a specific gravity lighter than that of the oil, Preparing a measurement cell comprising an introduction part for introducing the oil into the flow path, an oil discharge part for discharging the oil to the outside, and a housing part;
Flowing a fluid containing a plurality of droplets and oil in a flow path in a state where the droplet guide surface is in the measurement cell;
Capturing a plurality of droplets in a plurality of wells of a droplet guide surface using buoyancy of the droplets with respect to oil in the chamber portion;
including.
Further features related to the present disclosure will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. The aspects of the present disclosure are achieved and realized by elements and combinations of various elements and the following detailed description and appended claims.
It should be understood that the description herein is merely exemplary and is not intended to limit the scope of the claims or the application in any way.
本開示によれば、測定セルにおける液滴の捕捉率を向上させることが可能となる。 According to the present disclosure, it is possible to improve the droplet capture rate in the measurement cell.
本実施形態は、生体分子計測方法、特に、遺伝子変異の計測方法に関わる液滴の捕捉方法、測定セル、および液滴捕捉装置に関する。本実施形態は、測定セルに設けられたウエルにおける液滴の捕捉率を向上させるために、流路と接続されたチャンバ部を設けた測定セルと、それを備える液滴補足装置、およびそれを用いた液滴捕捉方法について開示する。 The present embodiment relates to a biomolecule measurement method, in particular, a droplet trapping method, a measurement cell, and a droplet trapping apparatus related to a gene mutation measurement method. In this embodiment, in order to improve the capture rate of a droplet in a well provided in a measurement cell, a measurement cell provided with a chamber portion connected to a flow path, a droplet supplement device including the measurement cell, and Disclosed is the droplet capture method used.
以下、添付図面を参照して本実施形態について説明する。添付図面では、機能的に同じ要素は同じ番号で表示される場合もあり、重複した説明を省略する。なお、添付図面は本開示の原理に則った具体的な実施形態と実施例を示しているが、これらは本開示の理解のためのものであり、決して本開示を限定的に解釈するために用いられるものではない。
本実施形態では、当業者が本開示を実施するのに十分詳細にその説明がなされているが、他の実装・形態も可能で、本開示の技術的思想の範囲と精神を逸脱することなく構成・構造の変更や多様な要素の置き換えが可能であることを理解する必要がある。従って、以降の記述をこれに限定して解釈してはならない。
Hereinafter, the present embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the accompanying drawings, functionally identical elements may be indicated by the same numbers, and redundant description is omitted. The accompanying drawings show specific embodiments and examples in accordance with the principles of the present disclosure, but these are for the purpose of understanding the present disclosure and are not intended to limit the present disclosure in any way. Not used.
This embodiment has been described in sufficient detail for those skilled in the art to implement the present disclosure, but other implementations and forms are possible, without departing from the scope and spirit of the technical idea of the present disclosure. It is necessary to understand that the configuration and structure can be changed and various elements can be replaced. Therefore, the following description should not be interpreted as being limited to this.
<トラップ方法の例>
はじめに、本開示の一実施形態に係る液滴のトラップ方法について説明する。
図1は、液滴の捕捉方法を模式的に示す図である。図1Aは液滴101とオイル102とを含む流体を流す前の測定セル1の状態を示し、図1Bは測定セル1中に液滴101とオイル102とを含む流体を流した後の状態を示し、図1Cは液滴101が液滴ガイド面(後述するように、複数のウエルが形成された面)21に捕捉された状態を示す。まず、導入部3から、測定セル1中に液滴101とオイル102とを含む流体を流す。流体の流し方は、流体が測定セル中に入る方法であれば、特に制限はない。例えば、導入部3にチューブなどを接続し、ポンプなどを用いて注入する方法や、マイクロピペットを使って注入する方法などが挙げられる。
<Example of trap method>
First, a droplet trapping method according to an embodiment of the present disclosure will be described.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a droplet capturing method. FIG. 1A shows the state of the
液滴101は、オイル102よりも密度が低く、オイル102の表面に浮遊するものが好ましい。液滴101の直径は、用途に応じて20μmから100μmの範囲、より好ましくは20μmから60μmの範囲から選ぶことができる。液滴101の直径が20μmよりも小さい場合、液滴の蛍光観察が困難になるため好ましくない。また、液滴101の直径が100μmよりも大きい場合、配列した液滴群の単位面積当たりに含まれる液滴101の数が少なくなり、一度に蛍光評価できる液滴の数が少なくなるため好ましくない。液滴101の直径を20μmから60μmの範囲から選ぶことにより、一度に評価できる液滴101の数を十分数確保した状態で液滴101を評価することができる。また、液滴101は、例えば、オイル102の中で浮くような分子で構成され、また、液滴中の観察対象や、液滴中で観察対象を形成するために必要な分子を含有することができる。液滴101に含有させることができる分子の例としては、生体関連分子、PCR反応に必要な薬剤、蛍光色素、塩などが挙げられる。また、液滴101を、界面活性剤で安定化するようにしてもよい。界面活性剤の例として、EA surfactant (RainDance社製)や、Pico-SurfTM 1(dolomite社製)などが挙げられる。さらに、オイル102は、液滴101を浮遊させる液体であればよい。オイル102の例として、フロリナート(3M製)、Novec(3M製)などが挙げられる。液滴101とオイル102とを含む流体を測定セル1に流すと、液滴101は浮力を受けて、図1Bのようにチャンバ部2に一旦捕捉される。また、浮力で浮遊した液滴101の一部は、液滴ガイド面21に捕捉される。そのため、オイル排出部5から液滴101が抜け出ることが抑制される。従って、本開示の液滴のトラップ方法によって、液滴の捕捉率を大幅に向上させることが可能である。
It is preferable that the
液滴101とオイル102とを含む流体を測定セル1に流した後、より多くの液滴101を液滴ガイド面21に捕捉させるための操作を施しても良い。より多くの液滴101を液滴ガイド面21に捕捉させるための操作の例として、測定セル1を振動させる操作や導入部3からオイル102を流す操作が挙げられる。なお、測定セル1を振動させる操作は、測定セル1に液滴101とオイル102とを含む液体を流すときに同時に施しても良い。
以上に示した液滴101の捕捉方法により、高捕捉率で測定セル1中に液滴101を捕捉し、配列させることができる。
After flowing a fluid containing the
With the method for capturing
<測定セルの構成例>
図2は、本実施形態による測定セル1の概略構成例を示す図である。測定セル1は、例えば、チャンバ部2と、導入部3と、流路4と、オイル排出部5と、筐体部6と、を有する。チャンバ部2は、一方の内壁面に複数のウエル23を有する液滴ガイド面21と、液滴ガイド面21と共通な面24と接し、ウエル23が凹む方向(ウエル23の凹側)とは逆方向に設けられた(共通な面24から凹む方向とは逆方向に延設された)内壁22と、を有する。
<Configuration example of measurement cell>
FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the
液滴ガイド面21と流路4との最小距離は、2D(ただし、Dは液滴の平均径)以上であることが好ましい。液滴ガイド面21と流路4との最小距離が2Dより小さいと、流路を通してチャンバ部2に流入した液滴101が十分に捕捉できず、液滴101の捕捉率が低下するため好ましくないからである。また、液滴ガイド面21が有するウエル23と内壁22との最短距離(共通な面24におけるウエルと内壁までの距離の最小値)は、5D(ただしDは液滴の平均径)以下とするのが良い。内壁22に衝突して跳ね返った液滴101は、オイル102の流動により空のウエル23まで流動され、ウエル23に捕捉される。しかし、液滴ガイド面21が有するウエル23と内壁22との最短距離が5Dよりも大きいと、液滴101がウエル23に到達できず、ウエル23に捕捉されない液滴101の量が増加するため好ましくないからである。なお、液滴ガイド面21が有するウエル23と内壁22は隣接していても良い。また、液滴ガイド面に配列した液滴群の光学像を一括計測するアプリケーションでは、撮像に焦点を合わせやすいように液敵群は平面状に配列していることが好ましく、液滴ガイド面が有する複数のウエルは、平面状に配列していることが好ましい。
The minimum distance between the
チャンバ部2を液滴ガイド面21と平行な面で切断したときのボイド形状は、特に制限はなく、例として楕円形(円形を含む)、多角形、少なくとも一部に曲線を有する形状(チャンバ部2の側壁の少なくとも一部が曲面で構成されている)などが挙げられる。特に、チャンバ部2を液滴ガイド面21と平行な面で切断したときのボイド部の形状が楕円形の場合、オイルの流動が角部で阻害されず、液滴の流動が良くなるため、液滴がウエルに捕捉される割合が増加する。
The void shape when the
液滴ガイド面21は、複数のウエル23で液滴101を捕捉し配列させる。ウエル23の形状は、液滴101を捕捉できる形状であれば特に制限はない。ウエル23の形状の例として、円柱状、楕円柱状、多角柱状(三角柱状、四角柱状、五角柱状、六角柱状など)、四面体状などが挙げられる。ウエル23の内径は、液滴位置のドリフトを最小限に抑えるために、液滴の平均径の0.5倍から1.2倍の範囲であることが望ましい。また、ウエル23の深さは、液滴101の平均径の0.3倍以上1.5倍以下、より好ましくは0.5倍以上1.0倍以下の範囲から選択することが望ましい。ウエル23の深さが液滴101の平均径の0.3倍よりも小さいと、液滴101が捕捉されず好ましくない。また、ウエル23の深さが液滴101の平均径の1.5倍より大きいと、ウエル23に2つ以上の液滴が捕捉される確率が高くなり、好ましくない。ウエル23の深さを液滴101の平均径の0.5倍以上1.0倍以下の範囲で選択することにより、捕捉された複数の隣接した液滴101が形成するくぼみの影響(当該くぼみに別の液滴がトラップされてしまうという現象)と、ウエル23に2つ以上の液滴が捕捉される確率を最小限にしながら、液滴ガイド面21に高密度で液滴101を配列することが可能となる。また、チャンバ部2に含まれるウエル23の数は、適用するアプリケーションのコスト要求と性能要求のバランスによって101−106個の範囲で決定される。
The
流路4は、チャンバ部2と導入部3及びオイル排出部5を結ぶ流路であり、液滴ガイド面21と対面するようにチャンバ部2の下側に設けられた平面により、チャンバ部2と前記平面との間に形成され、さらにチャンバ部2と導入部3、及びチャンバ部2とオイル排出部5を連結する。流路4は、液滴101とオイル102とを含む流体をチャンバ部2に誘導し、過剰のオイルをオイル排出部5まで誘導する流路であれば特に制約はない。ただし、流路の断面のサイズは液滴101の最大断面積よりも大きく構成することが好ましい。また、導入部3は、液滴101とオイル102とを流路4に導入できる構造であれば特に制限はなく、オイル排出部5は、オイルを測定セル1の外部に排出できる構造であれば特に制限はない。
The
筐体部6は、測定セル1の構造を維持し、液滴を構成する溶液の沸点(100℃程度)までの耐熱性を有することが望ましい。また、液滴の光学観察をする場合には、液滴ガイド面21と測定セル1の外周とに挟まれた筐体部61の、波長が450〜750nmの光の透過率が70%以上であることが望ましい。当該透過率が70%より小さいと、測定セル1の外部から液滴の蛍光を計測することが困難となるため、好ましくない。また、倒立顕微鏡などの顕微鏡を用いて、筐体下部を通して液滴を光学観察する場合には、筐体部62の、波長が450〜750nmの光の透過率が70%以上であることが望ましい。前記透過率が70%より小さいと、測定セル1の外部から液滴の蛍光を計測することが困難となるため、好ましくない。
The casing 6 desirably maintains the structure of the
<液滴捕捉装置の構成例>
図3は、本実施形態による液滴捕捉装置200の概略構成例を示す図である。液滴捕捉装置200は、例えば、測定セル1を設置する設置部201と、試料容器(例:ディスポーザルチューブ)211を保持する試料保持部202と、オイル流速度を制御する流速制御部203と、を有する。設置部201は、測定セル1が設置(固定)できれば特に制限はなく、測定セル1を加振する機構や、設置した測定セル1を傾斜させる機構を備えていても良い。また、試料保持部202は、オイルと液滴を保持する試料容器211を固定できる構造を備えていれば特に制限はなく、オイルと液滴を保持する容器を加振する機構を備えていても良い。流速制御部203は、互いに接続された流路212、測定セル1、流路213を経由してオイルを試料容器に供給する機能、または互いに接続された流路213、測定セル1、流路212を経由してオイルを吸引する機能を備えていれば特に制限はない。
<Configuration example of droplet trapping device>
FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration example of the
<液滴捕捉装置200の動作>
図4は、本実施形態による液滴捕捉装置200の動作例を模式的に示す図である。まず、測定セル1と試料容器211をそれぞれ設置部、試料保持部に設置し、互いに接続された流路212、測定セル1、流路213を経由して、流速制御部203から試料容器211にオイル102を供給する(図4A参照)。図4Bは、オイル供給後の状態を示している。その後、試料容器211中のオイルに必要量の液滴101を加える。この操作の後に、試料保持部に備えられた試料容器211を加振する機能を用いて、液滴101をオイル102中に分散させてもよい。図4Cは、オイル102に液滴101を加えた後の状態を示している。その後、試料保持部202の加振を継続しながら、流路213、測定セル1、流路212を経由して試料容器211中の液滴分散液を、流速制御部203を用いて吸引し、液滴101を測定セル1に導入する。液滴101が測定セル1に導入されると、液滴101は、浮力によってチャンバ部2に捕捉され、さらに浮力によって液滴ガイド部21中の各ウエル23に捕捉されて配列する。このときに設置部201の加振によって測定セルを加振し、液滴101の配列を促進してもよい。また、設置部201を傾斜させることにより測定セル1を傾斜させて、液滴101の配列を促進してもよい。図4Dは、液滴101の配列後の状態を示している。
以上の動作を経て、液滴捕捉装置200は測定セル1中に液滴を配列させる。
<Operation of
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating an operation example of the
Through the above operation, the
<実施例と比較例>
以下、本開示による実施例と比較例について説明する。なお、比較例は、非特許文献1に開示の方法による結果である。
<Examples and comparative examples>
Hereinafter, examples and comparative examples according to the present disclosure will be described. The comparative example is a result obtained by the method disclosed in
図5は、実施例と比較例で使用した各測定セルの構造例を示す図である。これらの測定セルは、スライドガラス(松浪硝子工業製 S1111)と粘着シート(3M製 9969)を積層して作成した。流路の幅は1mm、高さは100μmとした。また、実施例で使用した測定セルのチャンバ部の深さ(液滴ガイド面21と流路4との最小距離)は75μmとした。液滴ガイド面は、光ナノインプリント法を用いて作成した。液滴ガイド面を構成する材料として、光架橋性のポリウレタン(ダイセルサイテック社製 EB8405)と光架橋剤(新中村化学製 A−NPG)の混合物(1:2)を用いた。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the structure of each measurement cell used in Examples and Comparative Examples. These measurement cells were prepared by laminating a slide glass (S1111 made by Matsunami Glass Industry) and an adhesive sheet (9969 made by 3M). The width of the flow path was 1 mm and the height was 100 μm. In addition, the depth of the chamber portion of the measurement cell used in the example (the minimum distance between the
図6は、実施例と比較例で用いた各測定セルの液滴ガイド面の構造を示す図である。ウエル23の直径Rは20.5μmであり、ウエルの深さdは18μmであった。ウエルは三角配列しており、ウエル間の最短ピッチは25μmであった。 FIG. 6 is a diagram showing the structure of the droplet guide surface of each measurement cell used in the examples and comparative examples. The diameter R of the well 23 was 20.5 μm, and the depth d of the well was 18 μm. The wells were arranged in a triangle, and the shortest pitch between the wells was 25 μm.
本実施例と比較例のそれぞれにおいて、RainDance社製のRainDrop Systemを用いて作製した液滴(粒径20μm)を用い、オイルとしてRainDance社製のキャリアオイルを用いた。なお、オイルに添加した液滴は、オイル上に浮遊した。 In each of the present example and the comparative example, a droplet (particle diameter: 20 μm) produced using a RainDrop System made by RainDance was used, and a carrier oil made by RainDance was used as the oil. The droplets added to the oil floated on the oil.
(1)実施例1と比較例1
実施例1では、まず、測定セル1と試料容器211をそれぞれ設置部201、試料保持部202に設置し、互いに接続された流路212、測定セル1、流路213を経由して、流速制御部203から、試料容器211にオイルを400μL供給した(流速1ml/min)。その後、試料容器211中のオイルに、マイクロピペットを用いて1.0μLの液滴を加え、試料保持部202の加振機能を用いて液滴をオイル中に分散させた。なお、実施例1では、試料保持部202として、ブロックバスシェーカー(アズワン製 MyBL-100CS、振動数600rpm)を用いた。その後、試料保持部202の加振を継続しながら、流路213、測定セル1、流路212を経由して試料容器211中の液滴分散液を、流速制御部203を用いて吸引し(流速0.1ml/min)、設置部201の加振機能を用いて測定セル1を加振しながら液滴を測定セル1に導入した。実施例1では、設置部201としてブロックバスシェーカー(アズワン製 MyBL-100CS、振動数600rpm)を用いた。以上の動作を経て、測定セル1中に液滴を配列させた。光学顕微鏡を用いて液滴を観察したところ、液滴は、ウエルに従い規則配列していた。また、光学顕微鏡像から液滴ガイド面に存在する液滴の数を求めた結果、3×104個の液滴が捕捉されていることがわかった。
(1) Example 1 and Comparative Example 1
In the first embodiment, first, the
一方、比較例1では、まず、測定セル1と試料容器211をそれぞれ設置部201、試料保持部202に設置し、互いに接続された流路212、測定セル1、流路213を経由して、流速制御部203から、試料容器211にオイルを400μL供給した(流速1ml/min)。その後、試料容器211中のオイルに、マイクロピペットを用いて1.0μLの液滴を加え、試料保持部202の加振機能を用いて液滴をオイル中に分散させた。なお、実施例1では、試料保持部202として、ブロックバスシェーカー(アズワン製 MyBL-100CS、振動数600rpm)を用いた。その後、試料保持部202の加振を継続しながら、流路213、測定セル1、流路212を経由して試料容器211中の液滴分散液を、流速制御部203を用いて吸引し(流速0.1ml/min)、設置部201の加振機能を用いて測定セル1を加振しながら液滴を測定セル1に導入した。本実施例では、設置部201としてブロックバスシェーカー(アズワン製 MyBL-100CS、振動数600rpm)を用いた。以上の動作を経て、測定セル1中に液滴を配列させた。光学顕微鏡を用いて液滴を観察したところ、液滴は、ウエルに従い規則配列していた。また、光学顕微鏡像から液滴ガイド面に存在する液滴の数を求めた結果、5×103個の液滴が捕捉されていることがわかった。
On the other hand, in Comparative Example 1, first, the
(2)実施例2
実施例2では、蛍光色素(FAM)で修飾したDNA分子(100nM)を含む液滴(直径20μm)をRainDance社製のRainDrop Systemを用いて作製した。その後、実施例1と同じ手順に従い、測定セル中で液滴を配列させた。
(2) Example 2
In Example 2, a droplet (diameter 20 μm) containing a DNA molecule (100 nM) modified with a fluorescent dye (FAM) was prepared using a RainDrop System RainDrop System. Thereafter, following the same procedure as in Example 1, the droplets were arranged in the measurement cell.
次に、配列した液滴の蛍光像を観察した。図7は、測定セル中の配列液滴の蛍光像を観察した計測システムを模式的に示す図である。本観察では、光源301から出た光をダイクロイックミラー302で反射させ、対物レンズ303を通して、測定セル設置部308に設置した測定セル1を照射した。光照射により液滴が発した蛍光は、対物レンズ303、ダイクロイックミラー302、結像レンズ304、ロングパスフィルター305、バンドパスフィルター306を通過し、カメラ307の受光素子表面で結像した。図7の計測システムを用いて、測定セル中の配列液滴の蛍光像を測定した結果を図8に示す。この図から、光学システムを用いて、配列した液滴の蛍光像が観察できることがわかった。
Next, the fluorescence image of the arranged droplets was observed. FIG. 7 is a diagram schematically showing a measurement system in which a fluorescence image of the array droplets in the measurement cell is observed. In this observation, light emitted from the light source 301 was reflected by the
(3)実施例による結果と比較例による結果についての考察
実施例1と比較例1の比較から、実施例1の液滴ガイド面に存在する液滴の数が、比較例1に比べて6倍程度多いことがわかった。以上から、本開示の技術により液滴の捕捉率が大幅に向上できることがわかった。また、実施例2から、測定セル中で配列させた液滴の蛍光像が観察できることがわかった。
(3) Consideration about the result by an Example, and the result by a comparative example From the comparison of Example 1 and Comparative Example 1, the number of the droplets which exist in the droplet guide surface of Example 1 is 6 compared with Comparative Example 1. I found that it was about twice as many. From the above, it has been found that the droplet capture rate can be greatly improved by the technique of the present disclosure. Further, from Example 2, it was found that the fluorescence image of the droplets arranged in the measurement cell can be observed.
<まとめ>
(i)本実施形態では、流体導入口(導入部3)からオイル排出口(オイル排出部5)まで続く流路の底面から、複数のウエルを有する液滴ガイド面までの空間が流路の高さよりも高く設定されたチャンバ部を構成する(チャンバ構造)測定セルを用い、測定セル内に、液滴ガイド面を上にした状態で複数の液滴とオイルとを含む流体を流路に流す。そして、チャンバ部において、液滴のオイルに対する浮力を利用して、液滴ガイド面の複数のウエルに複数の液滴を捕捉する。このように、チャンバ構造を採る測定セルを用いて液滴を捕捉することにより、効率的にかつ高確率で液滴を液滴ガイド面のウエルに捕捉することができる(捕捉率の向上)。さらに、測定セルを振動させて、液滴ガイド面における複数の液滴の配列を促進するようにしてもよい。これにより、さらに捕捉率を向上させることが可能となる。
<Summary>
(I) In the present embodiment, the space from the bottom surface of the flow path extending from the fluid inlet (introduction section 3) to the oil discharge outlet (oil discharge section 5) to the droplet guide surface having a plurality of wells is the flow path. Using a measurement cell (chamber structure) that constitutes a chamber set higher than the height, a fluid containing a plurality of droplets and oil in the measurement cell with the droplet guide surface facing up is used as a flow path. Shed. In the chamber portion, a plurality of droplets are captured in a plurality of wells on the droplet guide surface by using the buoyancy of the droplets with respect to oil. Thus, by capturing a droplet using a measurement cell having a chamber structure, it is possible to capture the droplet efficiently and with high probability in the well of the droplet guide surface (improvement of capture rate). Furthermore, the measurement cell may be vibrated to promote the arrangement of a plurality of droplets on the droplet guide surface. As a result, the capture rate can be further improved.
(ii)本実施形態による測定セルは、内部空間の一方の内壁面に複数のウエルを有する液滴ガイド面と、液滴ガイド面と共通な面と接し、ウエルの凹側とは逆方向に設けられた内壁と、を有するチャンバ部と、液滴ガイド面と対面するようにチャンバ部の下側に設けられた平面により、チャンバ部と平面との間に形成される流路と、オイルと、オイルよりも比重の軽い液滴と、を流路に導入する導入部と、オイルを外部に排出するオイル排出部と、を備える。このようにすることにより、チャンバ部では、液滴をその浮力により、整列させ、液滴ガイド面の各ウエルに確実に誘導することができ、液滴をより多く捕捉することができるようになる(捕捉率の向上)。なお、さらなる捕捉率向上のためには、複数のウエルは、液滴ガイド面上で平面状に配列されていることが好ましい。 (Ii) The measurement cell according to the present embodiment is in contact with a droplet guide surface having a plurality of wells on one inner wall surface of the internal space, a surface common to the droplet guide surface, and in a direction opposite to the concave side of the well An inner wall provided, a flow path formed between the chamber part and the plane by a plane provided on the lower side of the chamber part so as to face the droplet guide surface, oil, , A liquid droplet having a lighter specific gravity than oil, and an introduction portion for introducing the droplet into the flow path, and an oil discharge portion for discharging the oil to the outside. By doing so, in the chamber portion, the droplets can be aligned by their buoyancy, can be reliably guided to each well of the droplet guide surface, and more droplets can be captured. (Improvement of capture rate). In order to further improve the capture rate, the plurality of wells are preferably arranged in a plane on the droplet guide surface.
また、液滴の平均直径をD[μm]、液滴ガイド面と流路との最小距離(液滴ガイド面と流路上面との距離)をL[μm]とするとき、20μm≦D≦100μmと、L≧2Dを満足するように、測定セルを構成する。Lが2Dよりも小さいと、流路を通してチャンバ部に流入した液滴を十分に捕捉することができないからである。 Further, when the average diameter of the droplets is D [μm] and the minimum distance between the droplet guide surface and the channel (distance between the droplet guide surface and the channel upper surface) is L [μm], 20 μm ≦ D ≦ The measurement cell is configured to satisfy 100 μm and L ≧ 2D. This is because when L is smaller than 2D, the droplets that have flowed into the chamber portion through the flow path cannot be sufficiently captured.
また、液滴ガイド面が有するウエルと内壁との最短距離をW[μm]とするとき、20μm≦D≦100μmと、W≦5Dを満足するように、測定セルを構成する。共通な面の距離が5Dよりも大きいとウエルに捕捉されず共通な面に留まってしまう液滴が多く発生し、捕捉率の向上を阻害する可能性があるからである。 Further, when the shortest distance between the well and the inner wall of the droplet guide surface is W [μm], the measurement cell is configured to satisfy 20 μm ≦ D ≦ 100 μm and W ≦ 5D. This is because if the distance between the common surfaces is greater than 5D, a large number of liquid droplets that are not captured by the well and remain on the common surface are generated, which may hinder the improvement of the capture rate.
本実施形態の測定セルにおいて、チャンバ部の側面(内壁22)の少なくとも一部は曲面をなしている。より具体的には、チャンバ部の水平断面形状は、楕円形あるいは円形である。このようにすることにより、液滴の流動性を良好にすることができるようになる。
また、本実施形態の測定セルにおいて、液滴ガイド面と測定セルの外周とに挟まれた筐体部の、波長が450〜750nmの光の透過率が70%以上となっている。このようにすることにより、液滴からの蛍光を効率よく測定することができるようになる。
In the measurement cell of this embodiment, at least a part of the side surface (inner wall 22) of the chamber portion is a curved surface. More specifically, the horizontal cross-sectional shape of the chamber portion is elliptical or circular. By doing so, the fluidity of the droplet can be improved.
Further, in the measurement cell of the present embodiment, the transmittance of light having a wavelength of 450 to 750 nm is 70% or more in the casing part sandwiched between the droplet guide surface and the outer periphery of the measurement cell. By doing so, the fluorescence from the droplet can be measured efficiently.
1 測定セル
2 チャンバ部
3 導入部
4 流路
5 オイル排出部
21 液滴ガイド面
22 内壁
23 ウエル
24 共通な面
61 筐体部
62 筐体部
101 液滴
102 オイル
200 液滴捕捉装置
201 設置部
202 試料保持部
203 流速制御部
211 試料容器
212 流路
213 流路
301 光源
302 ダイクロイックミラー
303 対物レンズ
304 結像レンズ
305 ロングパスフィルター
306 バンドパスフィルター
307 カメラ
308 測定セル設置部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記測定セル内に、前記液滴ガイド面を上にした状態で複数の液滴とオイルとを含む流体を前記流路に流す工程と、
前記チャンバ部において、前記液滴の前記オイルに対する浮力を利用して、前記液滴ガイド面の前記複数のウエルに前記複数の液滴を捕捉する工程と、
を含む、液滴の捕捉方法。 A chamber having a droplet guide surface having a plurality of wells on one inner wall surface of the internal space, and an inner wall in contact with a surface common to the droplet guide surface and provided in a direction opposite to the concave side of the well Section, a flow path formed between the chamber section and the plane, oil, and a specific gravity greater than that of the oil by a plane provided on the lower side of the chamber section so as to face the droplet guide surface Preparing a measurement cell comprising: a light droplet; an introduction part for introducing the light droplet into the flow path; an oil discharge part for discharging the oil to the outside; and a housing part;
Flowing a fluid containing a plurality of droplets and oil through the flow channel in the measurement cell with the droplet guide surface facing upward;
Capturing the plurality of droplets in the plurality of wells of the droplet guide surface using buoyancy of the droplets with respect to the oil in the chamber portion; and
A method for capturing droplets.
さらに、前記測定セルを振動させて、前記液滴ガイド面における前記複数の液滴の配列を促進する工程を含む、液滴の捕捉方法。 In claim 1,
Furthermore, the droplet capturing method includes the step of oscillating the measurement cell to promote the arrangement of the plurality of droplets on the droplet guide surface.
前記液滴ガイド面と対面するように前記チャンバ部の下側に設けられた平面により、前記チャンバ部と前記平面との間に形成される流路と、
オイルと、オイルよりも比重の軽い液滴と、を前記流路に導入する導入部と、
前記オイルを外部に排出するオイル排出部と、
を備える、測定セル。 A chamber having a droplet guide surface having a plurality of wells on one inner wall surface of the internal space, and an inner wall in contact with a surface common to the droplet guide surface and provided in a direction opposite to the concave side of the well And
A flow path formed between the chamber portion and the plane by a plane provided on the lower side of the chamber portion so as to face the droplet guide surface;
An introduction part for introducing oil and droplets having a lighter specific gravity than oil into the flow path;
An oil discharge part for discharging the oil to the outside;
A measuring cell.
前記複数のウエルは、前記液滴ガイド面上で平面状に配列されている、測定セル。 In claim 3,
The plurality of wells are measurement cells arranged in a plane on the droplet guide surface.
前記液滴の平均直径をD[μm]、前記液滴ガイド面と前記流路との最小距離をL[μm]とするとき、下記式(1)および(2)の関係を満たす、測定セル。
20μm≦D≦100μm ・・・ (1)
L≧2D ・・・ (2) In claim 3,
A measurement cell that satisfies the relationship of the following formulas (1) and (2), where D is an average diameter of the droplets and L is a minimum distance between the droplet guide surface and the flow path. .
20 μm ≦ D ≦ 100 μm (1)
L ≧ 2D (2)
前記液滴の平均直径をD[μm]、前記液滴ガイド面が有するウエルと前記内壁との最短距離をW[μm]とするとき、下記式(1)および(3)の関係を満たす、測定セル。
20μm≦D≦100μm ・・・ (1)
W≦5D ・・・ (3) In claim 3,
When the average diameter of the droplet is D [μm] and the shortest distance between the well of the droplet guide surface and the inner wall is W [μm], the relationship of the following formulas (1) and (3) is satisfied. Measuring cell.
20 μm ≦ D ≦ 100 μm (1)
W ≦ 5D (3)
前記チャンバ部を前記液滴ガイド面と平行な面で切断したときのボイド部の形状の少なくとも一部が曲線をなす、測定セル。 In claim 3,
A measurement cell in which at least a part of the shape of the void portion when the chamber portion is cut along a plane parallel to the droplet guide surface forms a curve.
前記ボイド部の形状は、楕円形あるいは円形である、測定セル。 In claim 7,
The shape of the void part is a measurement cell which is elliptical or circular.
前記液滴ガイド面と前記測定セルの外周とに挟まれた筐体部の、波長が450〜750nmの光の透過率が70%以上である、測定セル。 In claim 3,
A measurement cell in which the transmittance of light having a wavelength of 450 to 750 nm is 70% or more in a casing part sandwiched between the droplet guide surface and the outer periphery of the measurement cell.
請求項3に記載の測定セルを設置する設置部と、
注入前の液滴を溶媒中に分散させる機構を有する試料保持部と、
液滴分散液の注入速度を制御する流速制御部と、
を備える、液滴捕捉装置。 An apparatus for capturing droplets,
An installation section for installing the measurement cell according to claim 3;
A sample holder having a mechanism for dispersing droplets before injection in a solvent;
A flow rate controller for controlling the injection speed of the liquid droplet dispersion;
A droplet trapping device comprising:
前記設置部が加振機構を有する、液滴捕捉装置。 In claim 10,
A droplet trapping device, wherein the installation part has a vibration mechanism.
前記試料保持部が加振機構を有する、液滴捕捉装置。 In claim 10,
A droplet trapping device in which the sample holder has a vibration mechanism.
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