JP2005300171A - 分注器 - Google Patents

Abstract

【目的】薄板状のチップに形成される流体流路との接続が容易で、サンプル流体の漏洩も防止することのできる新規な分注器の提供。
【構成】内部に複数条の流体流路Ｌが形成される薄板状のチップＴにサンプル流体を供給する分注器であり、チップＴを挟み込むための流体注入ヘッド２Ａ及び流体排出ヘッド２Ｂと、その両ヘッドを結合するホルダ１とを備える。ヘッド２Ａ，２Ｂには夫れ夫れ注入路２３Ａ及び排出路２３Ｂが設けられ、その各一端がチップＴの流体流路Ｌにシール部材３０を介して接続される。又、ヘッド２Ａ，２Ｂには、夫れ夫れ流体流路Ｌとの接続側で注入路２３Ａ及び排出路２３Ｂの一端開口部分にテーパ状の凸部２９が形成され、シール部材３０には流体流路Ｌに対応する小孔３１の部分でヘッド２Ａ，２Ｂの凸部２９が嵌まり込む凹部３２が形成される。
【選択図】図８

Description

本発明はＤＮＡ検査やタンパク質の解析などに用いられる分注器に係わり、特にタンパク質などを含んだサンプル流体をマイクロ流体チップと呼ばれる薄板状のチップに供給するための分注器に関する。

従来、動植物のＤＮＡ（遺伝子）やタンパク質の解析、遺伝子組み換え食品の安全性検査、又は化学物質の合成や分析といった物質の分析を行う技術分野において、マイクロ流体チップと呼ばれる薄板状のチップにサンプル流体を流し、チップの外側から内部に流されるサンプル流体に光を照射し、サンプル流体に含まれる物質やその性状を光学的に分析する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

尚、係るチップの内部にはサンプル流体を流す複数条の流路が形成され、その流路にゴム管などのフレキシブルチューブを介してサンプル流体を貯留した容器が接続される。

特開２００１−３３７０８３号公報

然し乍ら、チップの流体流路に対するフレキシブルチューブの接続は、流体流路の端口にフレキシブルチューブの一端を押し当て、その状態で接着剤により固定する方式であるから接続に時間が掛かり、しかもチップにフレキシブルチューブを接着固定するので使用後のチップやチューブは洗浄が難しく、このためチップやフレキシブルチューブは使い捨てにされているので経済性に欠けるという問題があった。

又、流路にフレキシブルチューブを接続したとき、該チューブの一端が押し潰されて流路を閉塞してしまったり、接続不良により流体が接続部分から漏洩することがあった。

本発明は以上のような事情に鑑みて成されたものであり、その目的は薄板状のチップに形成される流体流路との接続が容易で、サンプル流体の漏洩も防止することのできる新規な分注器を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するため、内部に複数条の流体流路が形成される薄板状のチップにサンプル流体を供給する分注器であって、前記チップを流体流路が開通する両端面の対向方向から挟み込むための流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドと、その両ヘッドを結合するホルダとを備え、前記流体注入ヘッドには前記流体流路に対応する小孔を開通せしめた第１のシール部材を介して流体流路の各一端に接続する注入路が設けられると共に、前記流体排出ヘッドには前記流体流路に対応する小孔を開通せしめた第２のシール部材を介して流体流路の他の各一端に接続する排出路が設けられることを特徴とする。

又、以上のような分注器において、流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドには、夫れ夫れ流体流路との接続側で注入路及び排出路の一端開口部分にテーパ状の凸部が形成され、第１のシール部材にはその小孔部分で流体注入ヘッドの凸部が嵌まり込む凹部が形成されると共に、第２のシール部材にもその小孔部分で流体排出ヘッドの凸部が嵌まり込む凹部が形成されることを特徴とし、更に第１のシール部材及び第２のシール部材がエラストマ製の着脱自在な帯状の薄片から成ることを特徴とする。

加えて、流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドに、夫れ夫れチップの端縁を差し込むための保持溝が形成されることを特徴とする。

更に、注入路及び排出路は、流体流路との非接続側で流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドから突出する剛性管を含んで成ることを特徴とする。

本発明の分注器によれば、流体流路が形成されるチップを挟む流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドと、その両ヘッドを結合するホルダとを備え、両ヘッドに設けられる注入路及び排出路の一端が夫れ夫れシール部材を介して流体流路の各一端に接続されることから、チップの内部に供給されるサンプル流体の漏洩を防止でき、しかも両ヘッドとチップが分離可能であるため、それらの洗浄を良好に行え、洗浄後の再使用でも高い汚染防止効果を得られる。

特に、両ヘッドには注入路及び排出路の一端開口部分にテーパ状の凸部が形成され、シール部材には流体流路に対応する小孔の部分で凸部が嵌まり込む凹部が形成されることから、高いシール性が得られる上、それらシール部材にチップを強力に押し付けても凸部の作用で小孔が押し広げられることからサンプル流体を円滑に流通させることができる。

又、シール部材が着脱自在であるから、これも使用後に良好に洗浄して再利用することができる。

更に、流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドには、チップの端縁を差し込むための保持溝が形成されることから、チップをがたつき無く確りと挟み込んで流体流路と注入路及び排出路の接続部分を密着状態に保つことができる。

加えて、注入路及び排出路がヘッドから突出する剛性管を含んで構成されることから、接着剤などを用いることなくフレキシブルチューブを接続して、注入路及び排出路を所望の位置まで延長することができる。

以下、図面に基づいて本発明を詳しく説明する。先ず、図１及び図２において、チップ（マイクロ流体チップ）について説明すれば、係るチップＴはアクリル樹脂やガラスといった透明材料から成る二枚の基板Ａ，Ｂを貼り合わせて構成されるもので、一方の基板Ａには複数条の流体流路Ｌが並列状に形成され、その各流体流路Ｌの両端がチップの両端面に開通するようにしてある。又、基板Ａの中央部には各流体流路Ｌが連通する凹状の反応室Ｒが形成され、他方の基板Ｂには反応室Ｒに対応して電極Ｅが設けられる。

そして、係るチップＴによれば、流体流路Ｌの各一端から反応室Ｒの内部に数種のサンプル流体（液状サンプル）を供給し、その各液状サンプルの合成反応により得られる物質を電極Ｅに接続する測定器により電気的に分析することができる。

尚、反応室を形成せず各流体流路を独立させ、その各流体流路毎にサンプル流体の分析を行うこともできる。更に、電極のないチップにして外部からの照射光によりサンプル流体を光学的に分析する場合もある。又、サンプル流体は液体に限らず、気体が用いられることもある。

図３は、以上のようなチップにサンプル流体を供給する本願分注器を示す。図３において、１は方形枠状に組み付けられるホルダであり、その内側にはチップＴが配される。２Ａ，２Ｂは、チップＴを流体流路Ｌが開通する両端面の対向方向から挟み込むための流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドであり、その両ヘッド２Ａ，２ＢはチップＴを挟んでホルダ１に結合される。

ホルダ１にはヘッド２Ａ，２Ｂを結合するネジ穴１１が穿設され、ヘッド２Ａ，２Ｂにはネジ穴１１にねじ込むためのネジ３を通す透孔２１が穿設される。又、ホルダ１には位置決め用のガイド溝１２が形成され、ヘッド２Ａ，２Ｂにはガイド溝１２に摺動自在にして嵌合する突条２２が形成される。これにより、ヘッド２Ａ，２Ｂは相対向する所定位置でネジ３による締結力によりチップＴを挟持することができる。

ここで、一方のヘッド２Ａ（流体注入ヘッド）には流体流路Ｌに連通する注入路２３Ａが並列状に設けられ、他方のヘッド２Ｂ（流体排出ヘッド）には流体流路Ｌに連通する排出路２３Ｂが並列状に設けられる。尚、それらヘッド２Ａ，２Ｂはサンプル流体を流すとき上流側とされるか下流側とされるかの使用態様が相違するだけで、構造自体は同一であるが、チップＴに形成される流体流路Ｌの態様によって注入路２３Ａと排出路２３Ｂの数や間隔が適宜変更されることは勿論である。

係るヘッド２Ａ，２Ｂの構造を図４〜図８により詳しく説明すると、ヘッド２Ａ，２Ｂの一端には図４のように鍔部２４が形成され、この鍔部２４に上記のネジを通す透孔２１が形成される。又、ヘッド２Ａ，２Ｂの内部には図５に示すようにその一端面から他端面に亙って細孔２５が穿設され、その細孔２５に剛性管２６を挿入して注入路２３Ａ（排出路２３Ｂ）が構成される。剛性管２６は金属や硬質樹脂、好ましくは耐食性や耐薬品性に優れるステンレスなどのパイプであり、その一端部はチップに形成される流体流路との非接続側でヘッド２Ａ，２Ｂから突出され、その突出部にゴム管などから成るフレキシブルチューブＰが接続されるようにしてある。又、ヘッド２Ａ，２Ｂには剛性管２６の突出側で凹状のポケット部２７が形成され、そのポケット部２７に接着剤を流し込むなどして剛性管２６を固定するようにしている。

一方、流体流路との接続側でヘッド２Ａ，２Ｂにはチップの端縁を差し込むための保持溝２８が形成され、その保持溝２８内において注入路２３Ａ（排出路２３Ｂ）の各一端が開口される。

図６は係る保持溝を部分的に拡大して示した端面図であり、図７には図６におけるＸ−Ｘ断面を示す。これらの図で明らかなように、ヘッド２Ａ，２Ｂには注入路２３Ａ（排出路２３Ｂ）の一端開口部分で保持溝２８の底面を部分的に隆起せしめたテーパ状の凸部２９が形成され、その凸部２９の中心に注入路２３Ａ（排出路２３Ｂ）の一端が開口するようにしてある。そして、注入路２３Ａ（排出路２３Ｂ）の各一端は、図８のようにシール部材３０（第１のシール部材、第２のシール部材）を介してチップＴの流体流路Ｌに接続される。

係るシール部材３０は天然ゴム、シリコンなどの合成ゴム、又は合成樹脂といったエラストマから一体に成型される帯状の薄片であり、これはヘッド２Ａ，２Ｂの保持溝２８内に着脱自在にして配される。図９のように、シール部材３０にはチップの流体流路に対応して小孔３１が所定の間隔で直列状に開口されると共に、その各小孔３１の開口部分には図１０に示すようなテーパ状の凹部３２が形成される。凹部３２はヘッド２Ａ，２Ｂの凸部２９に嵌合し、ヘッド２Ａ，２Ｂの保持溝２８内にチップＴの端縁を差し込んだとき、その流体流路Ｌとヘッドの注入路２３Ａおよび排出路２３Ｂとがシール部材３０の小孔３１を介して連通するようになっている。

これによれば、流体流路Ｌと注入路２３Ａ及び排出路２３Ｂの接続部分からサンプル流体が漏れ出さず、チップＴの端面にシール部材３０が強力に押し付けられた場合でも、凸部２９の作用によりシール部材の小孔３１が半径方向に押し広げられるようになるためサンプル流体を良好に流通させることができる。

ここで、以上のように構成される分注器の使用例を図１１に示して説明すれば、ヘッド２Ａ側の剛性管２６にはフレキシブルチューブＰを介して容器３３が接続され、ヘッド２Ｂ側の剛性管２６はフレキシブルチューブＰを介して回収容器３４に接続される。そして、容器３３内に貯留されるサンプル流体をポンプ３５によりヘッド２Ａ側からチップＴ内に注入し、これをヘッド２Ｂ側から排出しながらチップＴ内を通過するサンプル流体を電極Ｅに接続するオシロスコープなどの測定器３６により分析するのであり、作業終了後にはチップＴとヘッド２Ａ，２Ｂを切り離し、それらを洗浄して再利用することができる。

以上、本発明について説明したが、係る分注器は上記例に限定されるものでなく、例えば図１２のように剛性管２６をヘッド２Ａ，２Ｂに貫通せしめ、その剛性管２６のみで注入路２３Ａ及び排出路２３Ｂを形成するようにしてもよい。又、図１３のように、剛性管２６を中空のネジ３７によりヘッド２Ａ，２Ｂに固定することもできる。

チップの構造を示す斜視分解図 チップの端面図 本発明に係る分注器を示す正面図 流体注入ヘッドと流体排出ヘッドの構造を示す斜視図 図５に示したヘッドの断面図 ヘッドに形成される保持溝を部分的に拡大して示した端面図 図６のＸ−Ｘ断面図 チップの流体流路と注入路及び排出路の接続部分を示す部分断面図 シール部材を示す平面図 シール部材の部分断面図 本発明に係る分注器の使用態様を示す模式図 ヘッドの変更例を示す断面図 ヘッドの変更例を示す断面図

符号の説明

Ｔ チップ
Ｌ 流体流路
１ ホルダ
２Ａ 流体注入ヘッド
２Ｂ 流体排出ヘッド
２３Ａ 注入路
２３Ｂ 排出路
２６ 剛性管
２８ 保持溝
２９ 凸部
３０ シール部材
３１ 小孔
３２ 凹部

Claims (5)

1. 内部に複数条の流体流路が形成される薄板状のチップにサンプル流体を供給する分注器であって、前記チップを流体流路が開通する両端面の対向方向から挟み込むための流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドと、その両ヘッドを結合するホルダとを備え、前記流体注入ヘッドには前記流体流路に対応する小孔を開通せしめた第１のシール部材を介して流体流路の各一端に接続する注入路が設けられると共に、前記流体排出ヘッドには前記流体流路に対応する小孔を開通せしめた第２のシール部材を介して流体流路の他の各一端に接続する排出路が設けられることを特徴とする分注器。
2. 流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドには、夫れ夫れ流体流路との接続側で注入路及び排出路の一端開口部分にテーパ状の凸部が形成され、第１のシール部材にはその小孔部分で流体注入ヘッドの凸部が嵌まり込む凹部が形成されると共に、第２のシール部材にもその小孔部分で流体排出ヘッドの凸部が嵌まり込む凹部が形成される請求項１記載の分注器。
3. 第１のシール部材及び第２のシール部材がエラストマ製の着脱自在な帯状の薄片から成る請求項１、又は２記載の分注器。
4. 流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドに、夫れ夫れチップの端縁を差し込むための保持溝が形成される請求項１、又は２記載の分注器。
5. 注入路及び排出路は、流体流路との非接続側で流体注入ヘッド及び流体排出ヘッドから突出する剛性管を含んで成る請求項１、又は２記載の分注器。
   

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