JP2018042487A - Droplet production device and droplet production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液滴生成装置及び液滴生成方法に関する。 The present invention relates to a droplet generation device and a droplet generation method.
タンパク質、核酸等の生体分子を個々識別した態様で観察することにより種々の測定を行う方法として、一分子計測が知られている。非特許文献１には、液滴アレイを用いた１分子酵素アッセイを行う方法が記載されている。当該方法では、疎水性の面上に多数の親水性のパターンを有する基板に液とオイルを導入することにより、外部から液滴に直接アクセス可能なフェムトリットルオーダーの液滴のアレイが生成される。
Single-molecule measurement is known as a method for performing various measurements by observing biomolecules such as proteins and nucleic acids in an individually identified manner. Non-Patent
また、特許文献１には、アレイに多数のビーズを効率よく封入させる方法が記載されている。当該アレイは、側壁によって互いに隔てられた複数の収容部を有する下層部と、収容部の上面に空間を隔てて対向している上層部を備えており、各収容部は、１個のビーズを収容可能である。
低濃度の疾病マーカー等を検出し、疾病、感染症等の早期発見を行うためにバイオセンシング技術の更なる高感度化が求められている。例えば、血中循環腫瘍DNAをがんマーカーとした場合、健常者の血中濃度が0.2〜0.5nM程度であるのに対し、がん患者の血中濃度は2〜20nM程度である。したがって、そのDNA内の0.01〜1%の遺伝子変異を精度よく測定する技術が求められている。 In order to detect a low-concentration disease marker, etc., and to detect diseases and infectious diseases at an early stage, further enhancement of sensitivity of biosensing technology is required. For example, when blood circulating tumor DNA is used as a cancer marker, the blood concentration of healthy subjects is about 0.2 to 0.5 nM, whereas the blood concentration of cancer patients is about 2 to 20 nM. Therefore, a technique for accurately measuring 0.01 to 1% gene mutation in the DNA is required.
上述の技術として、ターゲット分子の濃度を定量測定する方法が考えられる。例えば、ターゲット分子を含んだ試料液が多数の液滴に分割され、１つの液滴に対してターゲット分子が１つ以下となるように調整される。その後、各液滴においてPCR増幅が行われ、遺伝子変異に起因した反応がカウントされる。 As the above-described technique, a method for quantitatively measuring the concentration of the target molecule can be considered. For example, the sample liquid containing the target molecule is divided into a large number of droplets, and adjusted so that the number of target molecules is one or less for each droplet. Thereafter, PCR amplification is performed on each droplet, and reactions caused by gene mutation are counted.
上述の方法において、高精度に測定するためには、1万〜100万個以上の液滴に分割する必要がある。非特許文献１には、液滴アレイが記載されているが、送液方法については何ら記載されていない。本願発明者らが、非特許文献１に記載の技術をフローセルに適用して実験を行った。実験の結果、フローセルに試料液（親水性溶媒）を送液した後、オイル（疎水性溶媒）を送液する過程において試料液とオイルの間にしばしば気泡が入ってしまうことが明らかとなった。一方、特許文献１に記載の方法は、フローセルに親水性溶媒と疎水性溶媒を送液する工程を含むが、このような問題を解決する方法は記載されていない。
In the above method, in order to measure with high accuracy, it is necessary to divide into 10,000 to 1 million or more droplets. Non-Patent
そこで、本発明は、親水性溶媒を送液する工程と疎水性溶媒を送液する工程との間での気泡の発生を低減する技術を提供する。 Therefore, the present invention provides a technique for reducing the generation of bubbles between the step of feeding a hydrophilic solvent and the step of feeding a hydrophobic solvent.
例えば、上記課題を解決するために、特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例をあげるならば、親水性溶媒と疎水性溶媒を導入することで疎水性溶媒中に親水性溶媒の液滴を生成する液滴生成装置であって、液滴生成領域と、前記液滴生成領域に接続された配管と、前記配管に取付けられた複数のバルブと、前記配管又は前記バルブ内の界面形成領域と、前記複数のバルブを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記複数のバルブを制御することにより、前記バルブ又は前記配管内の空気を前記疎水性溶媒又は前記親水性溶媒に置き換えて、前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成する、液滴生成装置が提供される。 For example, in order to solve the above-mentioned problem, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-mentioned problems. To give an example, a droplet that generates a droplet of a hydrophilic solvent in a hydrophobic solvent by introducing a hydrophilic solvent and a hydrophobic solvent. A generating device, a droplet generating region, a pipe connected to the droplet generating region, a plurality of valves attached to the pipe, an interface forming region in the pipe or the valve, and the plurality of valves A control unit that controls a valve, and the control unit controls the plurality of valves to replace the air in the valve or the pipe with the hydrophobic solvent or the hydrophilic solvent, thereby forming the interface. There is provided a droplet generating device that forms an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact with each other in a region.
また、他の例によれば、液滴生成領域と、前記液滴生成領域に接続された配管と、前記配管に取付けられた複数のバルブと、前記配管又は前記バルブ内の界面形成領域とを備え、疎水性溶媒中に親水性溶媒の液滴を生成する液滴生成装置における液滴生成方法が提供される。当該液滴生成方法は、前記界面形成領域及び／又は前記液滴生成領域に親水性溶媒を導入する工程と、前記界面形成領域及び／又は前記液滴生成領域に疎水性溶媒を導入する工程と、前記バルブ又は前記配管内の空気を前記疎水性溶媒又は前記親水性溶媒に置き換えて、前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成する工程とを含む。 According to another example, a droplet generation region, a pipe connected to the droplet generation region, a plurality of valves attached to the pipe, and an interface formation region in the pipe or the valve Provided is a droplet generation method in a droplet generation apparatus for generating a droplet of a hydrophilic solvent in a hydrophobic solvent. The droplet generation method includes a step of introducing a hydrophilic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region, and a step of introducing a hydrophobic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region. Replacing the air in the valve or the pipe with the hydrophobic solvent or the hydrophilic solvent, and forming an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact with each other in the interface forming region.
本発明によれば、親水性溶媒を送液する工程と疎水性溶媒を送液する工程との間での気泡の発生を低減することができる。本発明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、上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to reduce the generation of bubbles between the step of feeding a hydrophilic solvent and the step of feeding a hydrophobic solvent. Further features related to the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings. Further, problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。添付図面は本発明の原理に則った具体的な実施形態を示しているが、これらは本発明の理解のためのものであり、決して本発明を限定的に解釈するために用いられるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings illustrate specific embodiments consistent with the principles of the invention, but are for the purpose of understanding the invention and are not to be construed as limiting the invention in any way. .
以下で示す実施形態は、疎水性溶媒中において、親水性溶媒の微小液滴を生成する装置に関する。なお、以下で示す実施形態は、化学分析及び生化学分析の分野、血液自動分析、免疫診断及び液体生検の分野などに適用されてよい。また、以下で示す実施形態は、微小液滴を用いた化学反応及び微小液滴を用いた物質生成の分野に適用されてよい。 The embodiments described below relate to an apparatus for producing microdroplets of a hydrophilic solvent in a hydrophobic solvent. The embodiments described below may be applied to the fields of chemical analysis and biochemical analysis, blood automatic analysis, immunodiagnosis, and liquid biopsy. Further, the embodiment described below may be applied to the fields of chemical reaction using microdroplets and substance generation using microdroplets.
［実施形態１］
以下、本発明の実施形態１の液滴生成装置の構成について、図１を用いて説明する。液滴生成装置は、第一の三方切換バルブ１０１と、第二の三方切換バルブ１０２と、配管１０３と、オイル１０４が入ったオイルリザーバー１０５と、試料液１０６が入った試料液リザーバー１０７と、液滴生成領域１０８と、廃液容器１０９、１１１と、ポンプ１１２、１１３と、アクチュエータ１１４、１１５と、制御部１１６とを備える。
[Embodiment 1]
Hereinafter, the configuration of the droplet generating apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The droplet generator includes a first three-way switching valve 101, a second three-
第一の三方切換バルブ１０１と第二の三方切換バルブ１０２が、配管１０３を介して接続されている。第一の三方切換バルブ１０１は、疎水性溶媒であるオイル１０４が入ったオイルリザーバー１０５と、液滴となる親水性溶媒である試料液１０６が入った試料液リザーバー１０７とに接続されている。
The first three-way switching valve 101 and the second three-
本実施形態では、オイルリザーバー１０５と試料液リザーバー１０７は、液滴生成領域１０８に対して片側に配置されている。したがって、オイル１０４の送液方向と、試料液１０６の送液方向は同じとなる。
In this embodiment, the
第二の三方切換バルブ１０２は、第一の三方切換バルブ１０１と液滴生成領域１０８との間に配置されている。第二の三方切換バルブ１０２は、液滴生成領域１０８と廃液容器１０９に接続されている。第二の三方切換バルブ１０２は、その内部に界面形成領域１１０を有する。界面形成領域１１０には、親水性溶媒（例えば、試料液１０６）と疎水性溶媒（例えば、オイル１０４）の界面が形成される。また、液滴生成領域１０８は、廃液容器１１１に接続されている。
The second three-
ポンプ１１２は、オイルリザーバー１０５に取付けられており、オイルリザーバー１０５の内容物（例えば、オイル１０４）を送り出すことができる。また、ポンプ１１３は、試料液リザーバー１０７に取付けられており、試料液リザーバー１０７の内容物（例えば、試料液１０６）を送り出すことができる。
The pump 112 is attached to the
アクチュエータ１１４は、第一の三方切換バルブ１０１に取付けられており、第一の三方切換バルブ１０１の切換を行うことができる。また、アクチュエータ１１５は、第二の三方切換バルブ１０２に取付けられており、第二の三方切換バルブ１０２の切換を行うことができる。
The actuator 114 is attached to the first three-way switching valve 101 and can switch the first three-way switching valve 101. The actuator 115 is attached to the second three-
制御部１１６は、液滴生成装置の構成要素を制御するものである。例えば、制御部１１６は、ポンプ１１２、１１３及びアクチュエータ１１４、１１５を制御する。具体的には、制御部１１６は、試料液１０６とオイル１０４の送液量、送液速度、及び送液時間と、第一及び第二の三方切換バルブ１０１、１０２の切換を制御する。
The
次に、図２Ａ〜図２Ｇを用いて、液滴生成領域に液滴を生成する方法を説明する。なお、図２Ａ〜図２Ｇでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。 Next, a method for generating droplets in the droplet generation region will be described with reference to FIGS. 2A to 2G. In FIGS. 2A to 2G, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted.
図２Ａは初期状態である。次に、図２Ｂに示すように、ポンプ（図示省略）によって試料液２０６を液滴生成領域２０８へ送液する。試料液２０６の送液方向を図中に矢印で示す。液滴生成領域２０８が試料液２０６で満たされたら、試料液２０６の送液を停止する。このとき、第一の三方切換バルブ２０１の中に空気２１７が残り、第二の三方切換バルブ２０２の中に空気２１８が残る。
FIG. 2A shows an initial state. Next, as shown in FIG. 2B, the
次に、図２Ｃのように、アクチュエータ（図示省略）によって、第一の三方切換バルブ２０１と第二の三方切換バルブ２０２を反時計回りに９０°回転させる。そして、図２Ｄのように、ポンプによってオイル２０４を廃液容器２０９へ送液する。すると、図２Ｅに示すように、第一の三方切換バルブ２０１及び第二の三方切換バルブ２０２内の空気２１７、２１８と配管２０３内の試料液２０６の一部を、オイル２０４によって置き換えることができる。廃液容器２０９にオイル２０４が送液されたら、ポンプによるオイル２０４の送液を停止する。このとき、試料液２０６とオイル２０４の界面２１９が、第二の三方切換バルブ２０２の内部の界面形成領域２１０に形成される。
Next, as shown in FIG. 2C, the first three-
なお、図２Ｅにおいて、オイル２０４の送液時、試料液２０６が廃液容器２０９に排出されるが、この試料液２０６を回収してもよい。その場合、オイル２０４が廃液容器２０９に排出される直前で送液を止めることにより、試料液２０６の回収効率を上げることができる。
In FIG. 2E, when the
次に、図２Ｆのように、アクチュエータによって、第二の三方切換バルブ２０２を時計回りに９０°回転させる。そして、図２Ｇのように、ポンプによってオイル２０４を液滴生成領域２０８へ送液する。図２Ａ〜図２Ｇの工程によれば、試料液２０６を送液した後に、気泡を挟まずにオイル２０４を液滴生成領域２０８へ導入することができる。液滴生成領域２０８がオイル２０４で満たされたら、オイル２０４の送液を停止する。廃液容器２１１には液滴生成に寄与しなかった試料液２０６が排出されるが、これを回収してもよい。その場合、液滴生成領域２０８をオイル２０４で満たしても送液を続け、オイルが廃液容器２１１に排出される直前で送液を止めることにより、試料液２０６の回収効率を上げることができる。
Next, as shown in FIG. 2F, the second three-
以下の表１は、図２Ａ〜図２Ｇにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。第一及び第二の三方切換バルブ２０１、２０２の状態は角度で示す。図２Ａの初期状態を０°とし、時計回りを正方向とした。
Table 1 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 2A-2G. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The state of the first and second three-
試料液に用いる親水性溶媒としては、例えば、水、緩衝液、親水性アルコール、親水性エーテル、ケトン、ニトリル系溶媒、ジメチルスルホキシド（DMSO）、及びＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）からなる群より選択される少なくとも１つ又はこれを含む混合物を好適に用いることができる。親水性アルコールとしては、例えば、エタノール、メタノール、プロパノール、グリセリン等が挙げられる。ケトンとしては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン等が挙げられる。ニトリル系溶媒としては、例えば、アセトニトリル等が挙げられる。また、試料液には、生体分子及び／又は細胞が含まれている。生体分子としては、タンパク質や核酸等が挙げられる。 Examples of the hydrophilic solvent used in the sample solution include a group consisting of water, buffer solution, hydrophilic alcohol, hydrophilic ether, ketone, nitrile solvent, dimethyl sulfoxide (DMSO), and N, N-dimethylformamide (DMF). At least one selected from the above or a mixture containing the same can be suitably used. Examples of the hydrophilic alcohol include ethanol, methanol, propanol, glycerin and the like. Examples of the ketone include acetone and methyl ethyl ketone. Examples of the nitrile solvent include acetonitrile. The sample solution contains biomolecules and / or cells. Examples of biomolecules include proteins and nucleic acids.
疎水性溶媒としては、例えば、飽和炭化水素、不飽和炭化水素、芳香族炭化水素、シリコーンオイル、パーフルオロカーボン、ハロゲン系溶媒、及び疎水性イオン液体からなる群より選択される少なくとも１つ又はこれを含む混合物等を好適に用いることができる。飽和炭化水素としては、例えば、アルカン、シクロアルカンなどが挙げられる。アルカンとしては、例えば、デカン、ヘキサデカン等が挙げられる。不飽和炭化水素としては、例えば、スクアレン等が挙げられる。芳香族炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン等が挙げられる。パーフルオロカーボンとしては、例えば、フロリナート（登録商標）ＦＣ４０（SIGMA社製）等が挙げられる。ハロゲン系溶媒としては、例えば、クロロホルム、塩化メチレン、クロロベンゼン等が挙げられる。疎水性イオン液体とは少なくとも水中では解離しないイオン液体をさし、例えば、１―Ｂｕｔｙｌ―３―ｍｅｔｈｙｌｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍ Ｈｅｘａｆｌｕｏｒｏｐｈｏｓｐｈａｔｅ等が挙げられる。イオン液体とは、室温において液体で存在する塩をさす。 Examples of the hydrophobic solvent include at least one selected from the group consisting of saturated hydrocarbons, unsaturated hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, silicone oils, perfluorocarbons, halogenated solvents, and hydrophobic ionic liquids. Mixtures and the like containing them can be suitably used. Examples of the saturated hydrocarbon include alkane and cycloalkane. Examples of alkane include decane and hexadecane. Examples of the unsaturated hydrocarbon include squalene. Examples of the aromatic hydrocarbon include benzene and toluene. Examples of the perfluorocarbon include Fluorinert (registered trademark) FC40 (manufactured by SIGMA). Examples of the halogen-based solvent include chloroform, methylene chloride, chlorobenzene and the like. The hydrophobic ionic liquid refers to an ionic liquid that does not dissociate at least in water, and examples thereof include 1-Butyl-3-methylimidazolium Hexafluorophosphate. An ionic liquid refers to a salt that exists as a liquid at room temperature.
液滴生成領域には、例えば、疎水性の面上に多数の親水性のパターンアレイを有する基板を用いて形成されたフローセルが用いられてもよい。疎水性の材料としては、例えば、撥水性の樹脂、シリコン系樹脂、フッ素系高分子樹脂、有機ケイ素化合物、フォトレジスト、ナノインプリント樹脂等を用いることができる。フッ素系高分子樹脂としては、例えば、アモルファスフッ素樹脂等が挙げられる。アモルファスフッ素樹脂は、高い疎水性を有し、かつ、生体試料に対する毒性が低いという理由で、好ましく用いられる。アモルファスフッ素樹脂としては、例えば、ＣＹＴＯＰ（登録商標）、ＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ２４００、及びＴＥＦＬＯＮ（登録商標）ＡＦ１６００から選択した少なくとも１つを好適に用いることができる。親水性の材料としては、例えば、ガラス、高分子樹脂、酸化シリコンなどを用いることができる。 For example, a flow cell formed using a substrate having a large number of hydrophilic pattern arrays on a hydrophobic surface may be used for the droplet generation region. As the hydrophobic material, for example, a water-repellent resin, a silicon-based resin, a fluorine-based polymer resin, an organosilicon compound, a photoresist, a nanoimprint resin, or the like can be used. Examples of the fluoropolymer resin include amorphous fluororesins. Amorphous fluororesin is preferably used because it has high hydrophobicity and low toxicity to biological samples. As the amorphous fluororesin, for example, at least one selected from CYTOP (registered trademark), TEFLON (registered trademark) AF2400, and TEFLON (registered trademark) AF1600 can be suitably used. As the hydrophilic material, for example, glass, polymer resin, silicon oxide, or the like can be used.
例えば、基板にシリコン、疎水性材料にフォトレジスト、親水性材料に酸化シリコンを用いると、微細加工技術によって、疎水性の面上に多数の親水性のパターンアレイを有する基板を簡便に作製できる。 For example, when silicon is used for the substrate, photoresist is used for the hydrophobic material, and silicon oxide is used for the hydrophilic material, a substrate having a large number of hydrophilic pattern arrays on the hydrophobic surface can be easily produced by a microfabrication technique.
図３は、基板の作製工程を示す断面図である。シリコン基板３２０の表面に熱酸化又は化学気相成長法などで酸化シリコン３２１の膜が形成される。次に、酸化シリコン３２１上にフォトレジスト３２２が塗布される。最後に、フォトリソグラフィによりフォトレジスト３２２に開口部のパターンアレイが形成される。これにより、開口部の底に酸化シリコン３２１が露出し、疎水性の面上に親水性のパターンアレイを有する基板を作製することができる。なお、開口部の形状は、円形でも良いし、多角形でも良い。開口部のサイズは、生成したい液滴サイズや液滴数により異なるが、０．０１〜１０００μｍ２の範囲から選ぶことが望ましい。フォトレジストの厚さは、０．４〜２．５μｍの範囲から選ぶことが望ましい。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a substrate manufacturing process. A
図４は、フローセルの構成の一例を示す。疎水性の面上に親水性のパターンアレイを有する基板に両面テープとガラス板を組み合わせることにより、フローセルを形成した。 FIG. 4 shows an example of the configuration of the flow cell. A flow cell was formed by combining a double-sided tape and a glass plate on a substrate having a hydrophilic pattern array on a hydrophobic surface.
疎水性の面上に親水性のパターンアレイ４２３を有する基板４２４の上に、フローセルの内部領域を規定する両面テープ４２５が貼付けられる。その上に溶媒の入口又は出口となる２つの穴４２６を有するガラス板４２７が貼付けられる。当該工程により、フローセルを作製した。両面テープの厚さは、生成したい液滴サイズにより異なるが、５〜１００μｍの範囲から選ぶことが望ましい。
On a
図５Ａは、作製したフローセルを本実施形態に係る液滴生成装置に適用せずに液滴生成した場合の液滴の様子を示す。図５Ｂは、作製したフローセルを図１の本実施形態に係る液滴生成装置に適用した場合の液滴の様子を示す。親水性のパターンは直径１８μｍの円形であり、パターンの間隔は６μｍであり、パターンの配置は矩形格子状である。フォトレジストの厚さは０．８μｍであり、両面テープの厚さは１０μｍである。親水性溶媒は水であり、疎水性溶媒はシリコーンオイルである。 FIG. 5A shows a state of droplets when a produced flow cell is not applied to the droplet generator according to the present embodiment and droplets are generated. FIG. 5B shows a state of a droplet when the produced flow cell is applied to the droplet generation apparatus according to the present embodiment of FIG. The hydrophilic pattern is a circle having a diameter of 18 μm, the interval between the patterns is 6 μm, and the arrangement of the patterns is a rectangular lattice. The thickness of the photoresist is 0.8 μm, and the thickness of the double-sided tape is 10 μm. The hydrophilic solvent is water and the hydrophobic solvent is silicone oil.
図５Ａは、フローセルへ水とシリコーンオイルを導入した後の光学顕微鏡写真を示す。写真の上半分程度は親水性のパターン５２８の上に液滴５２９が形成されているが、下半分は液滴５２９が形成されていない。これは、シリコーンオイル導入時に水とシリコーンオイルの間に気泡が混入してしまい、気泡が親水性のパターン５２８の上の水を押し出したためである。
FIG. 5A shows an optical micrograph after introducing water and silicone oil into the flow cell. In the upper half of the photograph, the
一方、本実施形態に係る液滴生成装置を用いた場合は、図５Ｂに示すように、液滴生成領域（親水性のパターン５２８）の全面にわたって液滴５２９が形成できた。なお、図１の液滴生成装置を用いた場合でも、配管又は三方切換バルブ内に残留した細かな気泡が、親水性溶媒と疎水性溶媒との間に混入したり、疎水性溶媒の送液中に混入したりする場合があるが、親水性のパターン上の水を押し出すことは無かった。
On the other hand, when the droplet generating apparatus according to the present embodiment was used, the
なお、液滴は、図５Ｂのように親水性のパターン上に固定しておくこともできるが、回収されてもよい。例えば、疎水性溶媒をその流速を上げて導入することで親水性のパターン上から液滴を剥がし、液滴を回収することもできる。液滴を親水性のパターン上に固定した状態を維持する送液条件や、液滴をパターン上から剥がすための送液条件などは、フローセルにおける親水性及び疎水性の材料の組み合わせ、親水性及び疎水性溶媒の組み合わせ、並びに、液滴生成領域の形状や寸法などにより異なる。 The droplets can be fixed on a hydrophilic pattern as shown in FIG. 5B, but may be collected. For example, by introducing a hydrophobic solvent at an increased flow rate, the droplets can be removed from the hydrophilic pattern and the droplets can be recovered. The liquid feeding conditions for maintaining the state in which the droplets are fixed on the hydrophilic pattern, the liquid feeding conditions for peeling the droplets from the pattern, etc., are a combination of hydrophilic and hydrophobic materials in the flow cell, hydrophilicity and It differs depending on the combination of the hydrophobic solvent and the shape and size of the droplet generation region.
［実施形態２］
以下、本発明の実施形態２の液滴生成装置の構成について、図６を用いて説明する。液滴生成装置は、第一の三方切換バルブ６０１と、第二の三方切換バルブ６０２と、配管６０３と、オイル６０４が入ったオイルリザーバー６０５と、試料液６０６が入った試料液リザーバー６０７と、液滴生成領域６０８と、廃液容器６０９、６１１と、ポンプ６１２、６１３と、アクチュエータ６１４、６１５と、制御部６１６とを備える。
[Embodiment 2]
Hereinafter, the configuration of the droplet generating apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The droplet generator includes a first three-
図６の構成は、オイルリザーバー６０５と試料液リザーバー６０７が、液滴生成領域６０８を挟んで互いに反対側に配置されている点で、図１の構成と異なる。図６の構成では、オイル６０４の送液方向と、試料液６０６の送液方向は逆向きとなる。
The configuration in FIG. 6 is different from the configuration in FIG. 1 in that the
第一の三方切換バルブ６０１は、オイル６０４が入ったオイルリザーバー６０５と、液滴生成領域６０８との間に配置されている。第一の三方切換バルブ６０１は、配管６０３を介してオイルリザーバー６０５と廃液容器６０９と液滴生成領域６０８に接続されている。第二の三方切換バルブ６０２は、液滴となる親水性溶媒である試料液６０６が入った試料液リザーバー６０７と、液滴生成領域６０８との間に配置されている。第二の三方切換バルブ６０２は、配管６０３を介して、試料液リザーバー６０７と廃液容器６１１と液滴生成領域６０８に接続されている。
The first three-
第一の三方切換バルブ６０１は、その内部に界面形成領域６１０を有する。界面形成領域６１０には、親水性溶媒（例えば、試料液６０６）と疎水性溶媒（例えば、オイル６０４）の界面が形成される。
The first three-
ポンプ６１２は、オイルリザーバー６０５に取付けられており、オイルリザーバー６０５の内容物（例えば、オイル６０４）を送り出すことができる。また、ポンプ６１３は、試料液リザーバー６０７に取付けられており、試料液リザーバー６０７の内容物（例えば、試料液６０６）を送り出すことができる。
The
アクチュエータ６１４は、第一の三方切換バルブ６０１に取付けられており、第一の三方切換バルブ６０１の切換を行うことができる。また、アクチュエータ６１５は、第二の三方切換バルブ６０２に取付けられており、第二の三方切換バルブ６０２の切換を行うことができる。
The
制御部６１６は、液滴生成装置の構成要素を制御するものである。例えば、制御部６１６は、ポンプ６１２、６１３及びアクチュエータ６１４、６１５を制御する。具体的には、制御部６１６は、試料液６０６とオイル６０４の送液量、送液速度、及び送液時間と、第一及び第二の三方切換バルブ６０１、６０２の切換を制御する。
The
次に、図７Ａ〜図７Ｇを用いて、液滴生成領域に液滴を生成する方法を説明する。なお、図７Ａ〜図７Ｇでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。 Next, a method of generating droplets in the droplet generation region will be described using FIGS. 7A to 7G. In FIGS. 7A to 7G, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted.
図７Ａは、初期状態である。次に、図７Ｂに示すように、ポンプ（図示省略）によってオイル７０４を廃液容器７０９へ送液する。オイル７０４の送液方向を図中に矢印で示す。廃液容器７０９にオイル７０４が達したら、オイル７０４の送液を停止する。このとき、第一の三方切換バルブ７０１の中に空気７１７が残る。
FIG. 7A shows an initial state. Next, as shown in FIG. 7B, the
次に、図７Ｃに示すように、アクチュエータ（図示省略）によって、第一の三方切換バルブ７０１を１８０°回転させる。そして、図７Ｄに示すように、ポンプによって、試料液７０６を第二の三方切換バルブ７０２と液滴生成領域７０８と第一の三方切換バルブ７０１を通じて廃液容器７０９へ送液する。すると、図７Ｅに示すように、第一の三方切換バルブ７０１内の空気７１７とオイル７０４の一部は試料液７０６で置換される。また、液滴生成領域内７０８は試料液７０６で満たされる。このとき、試料液７０６とオイル７０４の界面７１９が、界面形成領域７１０に形成される。試料液７０６が廃液容器７０９に達したら、試料液７０６の送液を停止する。なお、試料液７０６が第一の三方切換バルブ７０１を通過したら、試料液７０６の送液を停止してもよい。その場合、廃棄される試料液７０６を削減できる。
Next, as shown in FIG. 7C, the first three-
次に、図７Ｆに示すように、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ７０１と第二の三方切換バルブ７０２をそれぞれ反時計回りに９０°回転させる。そして、図７Ｇに示すように、ポンプによってオイル７０４を送液すると、試料液７０６の送液工程とオイル７０４の送液工程との間で気泡を挟まずにオイル７０４を液滴生成領域７０８へ導入することができる。液滴生成領域７０８がオイル７０４で満たされたら、オイル７０４の送液を停止する。なお、廃液容器７１１には液滴生成に寄与しなかった試料液７０６が排出されるが、これを回収してもよい。その場合、液滴生成領域７０８をオイル７０４で満たしても送液を続け、オイル７０４が廃液容器７１１に排出される直前で送液を止めることにより、試料液７０６の回収効率を上げることができる。
Next, as shown in FIG. 7F, the first three-
以下の表２は、図７Ａ〜図７Ｇにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。第一及び第二の三方切換バルブ７０１、７０２の状態は角度で示す。図７Ａの初期状態を０°とし、時計回りを正方向とした。
Table 2 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 7A-7G. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The states of the first and second three-
試料液に用いる親水性溶媒、疎水性溶媒、及び液滴生成領域については、実施形態１と同様である。実施形態１において図３及び図４を用いて説明したフローセルが、図６の本実施形態に係る液滴生成装置に適用された場合、実施形態１と同様に液滴生成領域である親水性のパターンの全面にわたって液滴を形成することができた。なお、図６の液滴生成装置を用いた場合でも、配管又は三方切換バルブ内に残留した細かな気泡が、親水性溶媒と疎水性溶媒との間に混入したり、疎水性溶媒の送液中に混入したりする場合があるが、親水性のパターン上の水を押し出すことは無かった。 The hydrophilic solvent, hydrophobic solvent, and droplet generation region used for the sample liquid are the same as in the first embodiment. When the flow cell described with reference to FIGS. 3 and 4 in the first embodiment is applied to the droplet generation apparatus according to the present embodiment in FIG. 6, the hydrophilic cell that is the droplet generation region is the same as in the first embodiment. Droplets could be formed over the entire surface of the pattern. Even when the droplet generator of FIG. 6 is used, fine bubbles remaining in the pipe or the three-way switching valve are mixed between the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent, or the hydrophobic solvent is fed. In some cases, water on the hydrophilic pattern was not pushed out.
なお、液滴は、親水性のパターン上に固定しておくこともできるが、回収されてもよい。例えば、疎水性溶媒をその流速を上げて導入することで親水性のパターン上から液滴を剥がし、液滴を回収することもできる。液滴を親水性のパターン上に固定した状態を維持する送液条件や、液滴をパターン上から剥がすための送液条件などは、フローセルにおける親水性及び疎水性の材料の組み合わせ、親水性及び疎水性溶媒の組み合わせ、並びに、液滴生成領域の形状や寸法などにより異なる。 In addition, although a droplet can also be fixed on a hydrophilic pattern, you may collect | recover. For example, by introducing a hydrophobic solvent at an increased flow rate, the droplets can be removed from the hydrophilic pattern and the droplets can be recovered. The liquid feeding conditions for maintaining the state in which the droplets are fixed on the hydrophilic pattern, the liquid feeding conditions for peeling the droplets from the pattern, etc., are a combination of hydrophilic and hydrophobic materials in the flow cell, hydrophilicity and It differs depending on the combination of the hydrophobic solvent and the shape and size of the droplet generation region.
［実施形態３］
以下、本発明の実施形態３の液滴生成装置の構成について、図８を用いて説明する。液滴生成装置は、第一のバルブ８３０と、第二のバルブ８３１と、第三のバルブ８３２と、第四のバルブ８３３と、配管８０３と、オイル８０４が入ったオイルリザーバー８０５と、試料液８０６が入った試料液リザーバー８０７と、液滴生成領域８０８と、廃液容器８０９、８１１と、ポンプ８１２、８１３と、アクチュエータ８１４、８１５と、制御部８１６とを備える。
[Embodiment 3]
Hereinafter, the configuration of the droplet generating apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The droplet generator includes a
本実施形態では、第一のバルブ８３０と、第二のバルブ８３１と、第三のバルブ８３２と、第四のバルブ８３３は、ピンチバルブである。また、オイルリザーバー８０５と試料液リザーバー８０７が、液滴生成領域８０８に対して片側に配置されている。したがって、本実施形態では、オイル８０４の送液方向と、試料液８０６の送液方向は同じとなる。
In the present embodiment, the
疎水性溶媒であるオイル８０４の入ったオイルリザーバー８０５と、液滴となる親水性溶媒である試料液８０６の入った試料液リザーバー８０７が、配管８０３を介して、液滴生成領域８０８と廃液容器８０９、８１１とに接続されている。
An
第一のバルブ８３０と第四のバルブ８３３が、液滴生成領域８０８と試料液リザーバー８０７の間に配置されている。また、第二のバルブ８３１と第四のバルブ８３３が、液滴生成領域８０８とオイルリザーバー８０５の間に配置されている。また、第三のバルブ８３２が、液滴生成領域８０８と廃液容器８０９の間に配置されている。
A
オイルリザーバー８０５及び試料液リザーバー８０７と、液滴生成領域８０８との間には、配管８０３の第一の三方分岐部分８４０があり、第一の三方分岐部分８４０と液滴生成領域８０８との間には、配管８０３の第二の三方分岐部分８４１がある。廃液容器８０９は、第二の三方分岐部分８４１に接続されている。三方分岐部分との関係でバルブの位置を説明すると以下の通りである。第一のバルブ８３０は、試料液リザーバー８０７と第一の三方分岐部分８４０との間に配置され、第二のバルブ８３１は、オイルリザーバー８０５と第一の三方分岐部分８４０との間に配置され、第三のバルブ８３２は、廃液容器８０９と第二の三方分岐部分８４１との間に配置され、第四のバルブ８３３は、第二の三方分岐部分８４１と液滴生成領域８０８との間に配置されている。
Between the
第一のバルブ８３０と第二のバルブ８３１は互いに排他的に開閉され、第三のバルブ８３２と第四のバルブ８３３も互いに排他的に開閉される。これらのバルブの動作によって、オイル８０４又は試料液８０６を液滴生成領域８０８又は廃液容器８０９へ導入するためのパスが形成される。
The
第三のバルブ８３２と第四のバルブ８３３の間の配管８０３は、第二の三方分岐部分８４１において界面形成領域８１０を有する。界面形成領域８１０には、親水性溶媒（例えば、試料液８０６）と疎水性溶媒（例えば、オイル８０４）の界面が形成される。
A
ポンプ８１２は、オイルリザーバー８０５に取付けられており、オイルリザーバー８０５の内容物（例えば、オイル８０４）を送り出すことができる。また、ポンプ８１３は、試料液リザーバー８０７に取付けられており、試料液リザーバー８０７の内容物（例えば、試料液８０６）を送り出すことができる。
The
アクチュエータ８１４は、第一のバルブ８３０と第二のバルブ８３１に取付けられており、第一のバルブ８３０と第二のバルブ８３１の切換を行うことができる。また、アクチュエータ８１５は、第三のバルブ８３２と第四のバルブ８３３に取付けられており、第三のバルブ８３２と第四のバルブ８３３の切換を行うことができる。
The
制御部８１６は、液滴生成装置の構成要素を制御するものである。例えば、制御部８１６は、ポンプ８１２、８１３及びアクチュエータ８１４、８１５を制御する。具体的には、制御部８１６は、試料液８０６とオイル８０４の送液量、送液速度、及び送液時間と、バルブ８３０、８３１、８３２、８３３の切換を制御する。
The
次に、図９Ａ〜図９Ｇを用いて、液滴生成領域に液滴を生成する方法を説明する。なお、図９Ａ〜図９Ｇでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。図中において、バルブが開の状態を白色で示し、閉の状態をチェック柄で示す。 Next, a method for generating droplets in the droplet generation region will be described with reference to FIGS. 9A to 9G. In FIGS. 9A to 9G, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted. In the figure, the open state of the valve is shown in white, and the closed state is shown in a check pattern.
図９Ａは、初期状態である。次に、図９Ｂに示すように、ポンプ（図示省略）によって、試料液９０６を液滴生成領域９０８へ送液する。試料液９０６の送液方向を図中に矢印で示す。液滴生成領域９０８が試料液９０６で満たされたら、試料液９０６の送液を停止する。このとき、配管９０３内に空気９１７が残る。
FIG. 9A shows an initial state. Next, as shown in FIG. 9B, the
次に、図９Ｃに示すように、アクチュエータ（図示省略）によって、４つのバルブ９３０、９３１、９３２、９３３の切換を行う。そして、図９Ｄに示すように、ポンプによって、オイル９０４を廃液容器９０９へ送液する。これにより、配管９０３内の空気９１７と試料液９０６の一部をオイル９０４で置き換えることができる。図９Ｅに示すように、廃液容器９０９にオイル９０４が送液されたら、オイル９０４の送液を停止する。このとき、配管９０３の内部の界面形成領域９１０に試料液９０６とオイル９０４の界面９１９が形成される。なお、オイル９０４の送液時、廃液容器９０９には試料液９０６が排出されるが、これを回収してもよい。その場合、オイル９０４が廃液容器９０９に排出される直前で送液を止めることにより、試料液９０６の回収効率を上げることができる。
Next, as shown in FIG. 9C, the four
次に、図９Ｆに示すように、アクチュエータによって、バルブ９３２、９３３の切換を行う。そして、図９Ｇに示すように、ポンプによってオイル９０４を送液すると、試料液９０６の送液工程とオイル９０４の送液工程との間で気泡を挟まずにオイル９０４を液滴生成領域９０８へ導入することができる。液滴生成領域９０８がオイル９０４で満たされたら、オイル９０４の送液を停止する。廃液容器９１１には液滴生成に寄与しなかった試料液９０６が排出されるが、これを回収してもよい。その場合、液滴生成領域９０８がオイル９０４で満たされても、オイル９０４の送液を続け、オイル９０４が廃液容器９１１に排出される直前で送液を止めることにより、試料液９０６の回収効率を上げることができる。
Next, as shown in FIG. 9F, the
以下の表３は、図９Ａ〜図９Ｇにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。バルブの状態は、「ＯＰＥＮ」又は「ＣＬＯＳＥ」で示す。 Table 3 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 9A-9G. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The state of the valve is indicated by “OPEN” or “CLOSE”.
試料液に用いる親水性溶媒、疎水性溶媒、及び液滴生成領域については、実施形態１と同様である。実施形態１において図３及び図４を用いて説明したフローセルが、図８の本実施形態に係る液滴生成装置に適用された場合、実施形態１と同様に液滴生成領域全面に渡って親水性のパターン上に液滴を形成することができた。なお、図８の液滴生成装置を用いた場合でも、配管又はバルブ内に残留した細かな気泡が、親水性溶媒と疎水性溶媒との間に混入したり、疎水性溶媒の送液中に混入したりする場合があるが、親水性のパターン上の水を押し出すことは無かった。 The hydrophilic solvent, hydrophobic solvent, and droplet generation region used for the sample liquid are the same as in the first embodiment. When the flow cell described with reference to FIGS. 3 and 4 in the first embodiment is applied to the droplet generation apparatus according to the present embodiment in FIG. 8, the entire surface of the droplet generation region is hydrophilic as in the first embodiment. Droplets could be formed on the sex pattern. Even when the droplet generator shown in FIG. 8 is used, fine bubbles remaining in the pipe or valve are mixed between the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent, or during the feeding of the hydrophobic solvent. In some cases, water on the hydrophilic pattern was not pushed out.
なお、液滴は、親水性のパターン上に固定しておくこともできるが、回収されてもよい。例えば、疎水性溶媒をその流速を上げて導入することで親水性のパターン上から液滴を剥がし、液滴を回収することもできる。液滴を親水性のパターン上に固定した状態を維持する送液条件や、液滴をパターン上から剥がすための送液条件などは、フローセルにおける親水性及び疎水性の材料の組み合わせ、親水性及び疎水性溶媒の組み合わせ、並びに、液滴生成領域の形状や寸法などにより異なる。 In addition, although a droplet can also be fixed on a hydrophilic pattern, you may collect | recover. For example, by introducing a hydrophobic solvent at an increased flow rate, the droplets can be removed from the hydrophilic pattern and the droplets can be recovered. The liquid feeding conditions for maintaining the state in which the droplets are fixed on the hydrophilic pattern, the liquid feeding conditions for peeling the droplets from the pattern, etc., are a combination of hydrophilic and hydrophobic materials in the flow cell, hydrophilicity and It differs depending on the combination of the hydrophobic solvent and the shape and size of the droplet generation region.
［実施形態４］
以下、本発明の実施形態４の液滴生成装置の構成について、図１０を用いて説明する。液滴生成装置は、第一のバルブ１０３０と、第二のバルブ１０３１と、第三のバルブ１０３２と、第四のバルブ１０３３と、配管１００３と、オイル１００４が入ったオイルリザーバー１００５と、試料液１００６が入った試料液リザーバー１００７と、液滴生成領域１００８と、廃液容器１００９、１０１１と、ポンプ１０１２、１０１３と、アクチュエータ１０１４、１０１５と、制御部１０１６とを備える。実施形態３と同様に、第一のバルブ１０３０と、第二のバルブ１０３１と、第三のバルブ１０３２と、第四のバルブ１０３３は、ピンチバルブである。
[Embodiment 4]
Hereinafter, the configuration of the droplet generating apparatus according to the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The droplet generator includes a
図１０の構成は、オイルリザーバー１００５と試料液リザーバー１００７が、液滴生成領域１００８を挟んで互いに反対側に配置されている点で、図８の構成と異なる。したがって、図１０の構成では、オイル１００４の送液方向と、試料液１００６の送液方向は逆向きとなる。
The configuration of FIG. 10 is different from the configuration of FIG. 8 in that an
疎水性溶媒であるオイル１００４の入ったオイルリザーバー１００５が、液滴生成領域１００８及び廃液容器１００９に接続されている。また、液滴となる親水性溶媒である試料液１００６の入った試料液リザーバー１００７が、液滴生成領域１００８及び廃液容器１０１１に接続されている。
An
第一のバルブ１０３０が、液滴生成領域１００８と廃液容器１００９との間に配置されている。第二のバルブ１０３１が、液滴生成領域１００８とオイルリザーバー１００５との間に配置されている。第三のバルブ１０３２が、液滴生成領域１００８と廃液容器１０１１の間に配置されている。第四のバルブ１０３３が、液滴生成領域１００８と試料液リザーバー１００７との間に配置されている。
A
オイルリザーバー１００５と液滴生成領域１００８との間には、配管１００３の第一の三方分岐部分１０４０があり、試料液リザーバー１００７と液滴生成領域１００８との間には、配管１００３の第二の三方分岐部分１０４１がある。廃液容器１００９は、第一の三方分岐部分１０４０に接続されており、廃液容器１０１１は、第二の三方分岐部分１０４１に接続されている。三方分岐部分との関係でバルブの位置を説明すると以下の通りである。第一のバルブ１０３０は、第一の三方分岐部分１０４０と廃液容器１００９との間に配置され、第二のバルブ１０３１は、第一の三方分岐部分１０４０と液滴生成領域１００８との間に配置され、第三のバルブ１０３２は、廃液容器１０１１と第二の三方分岐部分１０４１との間に配置され、第四のバルブ１０３３は、試料液リザーバー１００７と第二の三方分岐部分１０４１との間に配置されている。
Between the
オイルリザーバー１００５と第二のバルブの間の配管１００３は、第一の三方分岐部分１０４０において界面形成領域１０１０を有する。界面形成領域１０１０には、親水性溶媒（例えば、試料液１００６）と疎水性溶媒（例えば、オイル１００４）の界面が形成される。
A
ポンプ１０１２は、オイルリザーバー１００５に取付けられており、オイルリザーバー１００５の内容物（例えば、オイル１００４）を送り出すことができる。また、ポンプ１０１３は、試料液リザーバー１００７に取付けられており、試料液リザーバー１００７の内容物（例えば、試料液１００６）を送り出すことができる。
The
アクチュエータ１０１４は、第一のバルブ１０３０と第二のバルブ１０３１に取付けられており、第一のバルブ１０３０と第二のバルブ１０３１の切換を行うことができる。また、アクチュエータ１０１５は、第三のバルブ１０３２と第四のバルブ１０３３に取付けられており、第三のバルブ１０３２と第四のバルブ１０３３の切換を行うことができる。
The
制御部１０１６は、液滴生成装置の構成要素を制御するものである。例えば、制御部１０１６は、ポンプ１０１２、１０１３及びアクチュエータ１０１４、１０１５を制御する。具体的には、制御部１０１６は、試料液１００６とオイル１００４の送液量、送液速度、及び送液時間と、バルブ１０３０、１０３１、１０３２、１０３３の切換を制御する。
The
次に、図１１Ａ〜図１１Ｇを用いて、液滴生成領域に液滴を生成する方法を説明する。なお、図１１Ａ〜図１１Ｇでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。図中において、バルブが開の状態を白色で示し、閉の状態をチェック柄で示す。 Next, a method of generating droplets in the droplet generation region will be described with reference to FIGS. 11A to 11G. In addition, in FIG. 11A-FIG. 11G, description of a pump, an actuator, and a control part is abbreviate | omitted. In the figure, the open state of the valve is shown in white, and the closed state is shown in a check pattern.
図１１Ａは、初期状態である。次に、図１１Ｂに示すように、ポンプ（図示省略）によって、オイル１１０４を廃液容器１１０９へ送液する。オイル１１０４の送液方向を図中に矢印で示す。廃液容器１１０９にオイル１１０４が達したら、オイル１１０４の送液を停止する。
FIG. 11A shows an initial state. Next, as shown in FIG. 11B,
次に、図１１Ｃに示すように、アクチュエータ（図示省略）によって第二のバルブ１１３１の切換を行う。そして、図１１Ｄに示すように、ポンプによって、試料液１１０６を第四のバルブ１１３３と液滴生成領域１１０８と第二のバルブ１１３１と第一のバルブ１１３０を通じて廃液容器１１０９へ送液する。これにより、図１１Ｅに示すように、配管１１０３内の空気とオイル１１０４の一部は試料液１１０６で置換される。このとき、試料液１１０６とオイル１１０４の界面１１１９が、界面形成領域１１１０に形成される。また、液滴生成領域１１０８は試料液１１０６で満たされる。廃液容器１１０９に試料液１１０６が達したら、試料液１１０６の送液を停止する。なお、試料液１１０６が第一のバルブ１１３０を通過したら送液を止めてもよい。その場合、廃棄される試料液１１０６を削減できる。
Next, as shown in FIG. 11C, the
次に、図１１Ｆに示すように、アクチュエータによって、第一のバルブ１１３０と第三のバルブ１１３２と第四のバルブ１１３３の切換を行う。そして、図１１Ｇに示すように、ポンプによってオイル１１０４を送液すると、試料液１１０６の送液工程とオイル１１０４の送液工程との間で気泡を挟まずにオイル１１０４を液滴生成領域１１０８へ導入することができる。液滴生成領域１１０８がオイル１１０４で満たされたら、オイル１１０４の送液を止める。廃液容器１１１１には液滴生成に寄与しなかった試料液１１０６が排出されるが、これを回収してもよい。その場合、液滴生成領域１１０８がオイル１１０４で満たされてもオイル１１０４の送液を続け、オイル１１０４が廃液容器１１１１に排出される直前で送液を止める。これにより、試料液１１０６の回収効率が上がる。
Next, as shown in FIG. 11F, the
以下の表４は、図１１Ａ〜図１１Ｇにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。バルブの状態は、「ＯＰＥＮ」又は「ＣＬＯＳＥ」で示す。 Table 4 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 11A-11G. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The state of the valve is indicated by “OPEN” or “CLOSE”.
試料液に用いる親水性溶媒、疎水性溶媒、及び液滴生成領域については、実施形態１と同様である。実施形態１において図３及び図４を用いて説明したフローセルが、図１０の本実施形態に係る液滴生成装置に適用された場合、実施形態１と同様に液滴生成領域である親水性のパターンの全面にわたって液滴を形成することができた。なお、図１０の液滴生成装置を用いた場合でも、配管又はバルブ内に残留した細かな気泡が、親水性溶媒と疎水性溶媒との間に混入したり、疎水性溶媒の送液中に混入したりする場合があるが、親水性のパターン上の水を押し出すことは無かった。 The hydrophilic solvent, hydrophobic solvent, and droplet generation region used for the sample liquid are the same as in the first embodiment. When the flow cell described with reference to FIGS. 3 and 4 in the first embodiment is applied to the droplet generation device according to the present embodiment in FIG. 10, the hydrophilic cell that is the droplet generation region is the same as in the first embodiment. Droplets could be formed over the entire surface of the pattern. Even when the droplet generator shown in FIG. 10 is used, fine bubbles remaining in the pipe or valve are mixed between the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent, or during the feeding of the hydrophobic solvent. In some cases, water on the hydrophilic pattern was not pushed out.
なお、液滴は、親水性のパターン上に固定しておくこともできるが、回収されてもよい。例えば、疎水性溶媒をその流速を上げて導入することで親水性のパターン上から液滴を剥がし、液滴を回収することもできる。液滴を親水性のパターン上に固定した状態を維持する送液条件や、液滴をパターン上から剥がすための送液条件などは、フローセルにおける親水性及び疎水性の材料の組み合わせ、親水性及び疎水性溶媒の組み合わせ、並びに、液滴生成領域の形状や寸法などにより異なる。 In addition, although a droplet can also be fixed on a hydrophilic pattern, you may collect | recover. For example, by introducing a hydrophobic solvent at an increased flow rate, the droplets can be removed from the hydrophilic pattern and the droplets can be recovered. The liquid feeding conditions for maintaining the state in which the droplets are fixed on the hydrophilic pattern, the liquid feeding conditions for peeling the droplets from the pattern, etc., are a combination of hydrophilic and hydrophobic materials in the flow cell, hydrophilicity and It differs depending on the combination of the hydrophobic solvent and the shape and size of the droplet generation region.
［実施形態５］
以下、本発明に係る液滴生成装置を用いて液滴生成を行った後、別の試料液で液滴生成を行うための手順を説明する。液滴生成装置を構成する配管、バルブ、及び液滴生成領域を使い捨てにするという方法があるが、これらを洗浄して再利用する方法を説明する。
[Embodiment 5]
Hereinafter, a procedure for generating droplets using another sample solution after generating droplets using the droplet generating apparatus according to the present invention will be described. There is a method of disposing the pipes, valves, and droplet generation region constituting the droplet generation device, and a method of cleaning and reusing them will be described.
図１２Ａ〜図１２Ｋを用いて、再利用方法を説明する。以下では、図１の液滴生成装置を使用し、図２Ｇの工程が終了した後の工程を説明する。なお、図１２Ａ〜図１２Ｋでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。 The reuse method will be described with reference to FIGS. 12A to 12K. Hereinafter, the process after the process of FIG. 2G is completed using the droplet generation device of FIG. 1 will be described. In FIGS. 12A to 12K, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted.
図１２Ａは、図２Ｇの工程が終了した状態を示す。次に、図１２Ｂに示すように、試料液１２０６の入った試料液リザーバー１２０７を洗浄液１２３４の入った洗浄液リザーバー１２３５に交換する。次に、図１２Ｃに示すように、アクチュエータ（図示省略）によって、第一の三方切換バルブ１２０１を時計回りに９０°回転させる。そして、図１２Ｄ及び図１２Ｅに示すように、ポンプ（図示省略）によって、洗浄液１２３４を第一の三方切換バルブ１２０１、第二の三方切換バルブ１２０２、及び液滴生成領域１２０８を通じて廃液容器１２１１へ送液する。これにより、送液経路のオイル１２０４や試料液１２０６を十分に洗い流すことができる。洗浄が終了したら、洗浄液１２３４の送液を停止する。
FIG. 12A shows a state where the process of FIG. 2G has been completed. Next, as shown in FIG. 12B, the
次に、図１２Ｆに示すように、洗浄液１２３４の入った洗浄液リザーバー１２３５を空気１２３６の入った空気リザーバー１２３７に交換する。次に、図１２Ｇに示すように、空気１２３６を、洗浄液を流した経路に送り、当該経路を乾燥させる。
Next, as shown in FIG. 12F, the cleaning
乾燥後は、図１２Ｈに示すように、空気リザーバー１２３７を、次に液滴にする試料液１２４６の入った試料液リザーバー１２４７に交換する。ここで、第一の三方切換バルブ１２０１と第二の三方切換バルブ１２０２内にオイル１２０４が残留しているが、これらのオイル１２０４は、その後の液滴生成に影響しない。第一の三方切換バルブ１２０１と第二の三方切換バルブ１２０２内に残留しているオイル１２０４により、図２Ａ〜図２Ｇの方法に比べて、実施すべき液滴工程が少なくなる。これにより、液滴生成の歩留まりが向上する。
After drying, as shown in FIG. 12H, the
図１２Ｉに示すように、ポンプによって、試料液１２４６を液滴生成領域１２０８へ送液する。試料液１２４６の送液方向を図中に矢印で示す。液滴生成領域１２０８が試料液１２４６で満たされたら、試料液１２４６の送液を停止する。このとき、試料液１２４６とオイル１２０４の界面１２１９が、第一の三方切換バルブ１２０１内の界面形成領域１２１０に形成される。このように、本実施形態では、連続して試料液の液滴を生成する場合、第一の三方切換バルブ１２０１と第二の三方切換バルブ１２０２の中に空気がないため、空気を抜く工程（図２Ｃ〜図２Ｅ）が必要なく、すぐにオイル１２０４の送液工程に移ることができる。
As shown in FIG. 12I, the
次に、図１２Ｊに示すように、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ１２０１を反時計回りに９０°回転させる。そして、図１２Ｋに示すように、ポンプによってオイル１２０４を液滴生成領域１２０８へ送液する。
Next, as shown in FIG. 12J, the first three-
以下の表５は、図１２Ａ〜図１２Ｋにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。第一及び第二の三方切換バルブ１２０１、１２０２の状態は角度で示す。図１２Ａの初期状態を０°とし、時計回りを正方向とした。
Table 5 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 12A-12K. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The states of the first and second three-
洗浄液１２３４としては、疎水性溶媒であるオイル１２０４と親水性溶媒である試料液１２０６を洗い流せることができ、かつ容易に乾燥させることができる、又は次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しないものを選べばよい。例えば、洗浄液１２３４としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、界面活性剤、水から選択される少なくとも１つ又はこれを含む液体が挙げられる。
As the cleaning liquid 1234, the
図１２Ｇにおいて、乾燥のため空気を送っているが、洗浄液が乾燥できればよいので、酸素や窒素にしてもよい。また、洗浄液１２３４が、次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しない場合は、図１２Ｆ〜図１２Ｇの工程を省略できる。 In FIG. 12G, air is sent for drying, but it may be oxygen or nitrogen as long as the cleaning liquid can be dried. Further, when the cleaning liquid 1234 does not affect the next droplet generation step or analysis or reaction using the droplet, the steps of FIGS. 12F to 12G can be omitted.
以上は、配管、バルブ、及び液滴生成領域を洗浄して再利用する方法であるが、液滴生成領域のみを使い捨てにする場合には、以下の方法を実施できる。例えば、液滴生成領域１２０８と廃液容器１２１１との間にある配管を個別に洗浄する。次に、液滴生成領域１２０８を取り外し、廃液容器１２１１を第二の三方切換バルブ１２０２と液滴生成領域を接続していた配管の先に設置する。その後、図１２Ｂ〜図１２Ｇの工程を行う。
The above is a method of cleaning and reusing the piping, the valve, and the droplet generation region. However, when only the droplet generation region is made disposable, the following method can be implemented. For example, the piping between the
また、図８の液滴生成装置は、図１の液滴生成装置における三方切換バルブを２つのバルブで置き換えた構成であるため、図１の液滴生成装置と同様に上記のような洗浄による再利用ができる。 8 has a configuration in which the three-way switching valve in the droplet generation device of FIG. 1 is replaced with two valves, and therefore, the above-described cleaning is performed similarly to the droplet generation device of FIG. Can be reused.
［実施形態６］
以下、本発明に係る液滴生成装置を用いて液滴生成を行った後、別の試料液で液滴生成を行うための手順を説明する。液滴生成装置を構成する配管、バルブ、及び液滴生成領域を使い捨てにするという方法があるが、これらを洗浄して再利用する方法を説明する。
[Embodiment 6]
Hereinafter, a procedure for generating droplets using another sample solution after generating droplets using the droplet generating apparatus according to the present invention will be described. There is a method of disposing the pipes, valves, and droplet generation region constituting the droplet generation device, and a method of cleaning and reusing them will be described.
図１３Ａ〜図１３Ｋを用いて、再利用方法を説明する。以下では、図６の液滴生成装置を使用し、図７Ｇの工程が終了した後の工程を説明する。なお、図１３Ａ〜図１３Ｋでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。 The reuse method will be described with reference to FIGS. 13A to 13K. Below, the process after the process of FIG. 7G is completed using the droplet production | generation apparatus of FIG. 6 is demonstrated. In FIGS. 13A to 13K, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted.
図１３Ａは、図７Ｇの工程が終了した状態を示す。次に、図１３Ｂに示すように、試料液１３０６の入った試料液リザーバー１３０７を洗浄液１３３４の入った洗浄液リザーバー１３３５に交換する。次に、図１３Ｃに示すように、アクチュエータ（図示省略）によって、第一の三方切換バルブ１３０１と第二の三方切換バルブ１３０２をそれぞれ時計回りに９０°回転させる。そして、図１３Ｄ及び図１３Ｅに示すように、ポンプ（図示省略）によって、洗浄液１３３４を第二の三方切換バルブ１３０２、液滴生成領域１３０８、及び第一の三方切換バルブ１３０１を通じて廃液容器１３０９へ送液する。これにより、送液経路のオイル１３０４や試料液１３０６を十分に洗い流すことができる。洗浄が終了したら、洗浄液１３３４の送液を停止する。
FIG. 13A shows a state where the process of FIG. 7G has been completed. Next, as shown in FIG. 13B, the
次に、図１３Ｆに示すように、洗浄液１３３４の入った洗浄液リザーバー１３３５を空気１３３６の入った空気リザーバー１３３７に交換する。次に、図１３Ｇに示すように、空気１３３６を、洗浄液を流した経路に送り、当該経路を乾燥させる。
Next, as shown in FIG. 13F, the cleaning
乾燥後は、図１３Ｈに示すように、空気リザーバー１３３７を、次に液滴にする試料液１３４６の入った試料液リザーバー１３４７に交換する。ここで、第一の三方切換バルブ１３０１と第二の三方切換バルブ１３０２内にオイル１３０４が残留しているが、これらのオイル１３０４は、その後の液滴生成に影響しない。第一の三方切換バルブ１３０１と第二の三方切換バルブ１３０２内に残留しているオイル１３０４により、図７Ａ〜図７Ｇの方法に比べて、実施すべき液滴工程が少なくなる。これにより、液滴生成の歩留まりが向上する。
After drying, as shown in FIG. 13H, the
図１３Ｉに示すように、ポンプによって、試料液１３４６を液滴生成領域１３０８へ送液する。試料液１３４６の送液方向を図中に矢印で示す。液滴生成領域１３０８が試料液１３４６で満たされたら、試料液１３４６の送液を停止する。このとき、試料液１３４６とオイル１３０４の界面１３１９が、第一の三方切換バルブ１３０１内の界面形成領域１３１０に形成される。このように、本実施形態では、連続して試料液の液滴を生成する場合、試料液１３４６を送液の前にオイル１２０４を流す工程（図７Ｂ）が必要ない。
As shown in FIG. 13I, the
次に、図１３Ｊに示すように、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ１３０１及び第二の三方切換バルブ１３０２を反時計回りに９０°回転させる。そして、図１３Ｋに示すように、ポンプによってオイル１３０４を液滴生成領域１３０８へ送液する。
Next, as shown in FIG. 13J, the first three-
以下の表６は、図１３Ａ〜図１３Ｋにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。第一及び第二の三方切換バルブ１３０１、１３０２の状態は角度で示す。図１３Ａの初期状態を０°とし、時計回りを正方向とした。
Table 6 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 13A-13K. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The states of the first and second three-
洗浄液１３３４としては、疎水性溶媒であるオイル１３０４と親水性溶媒である試料液１３０６を洗い流せることができ、かつ容易に乾燥させることができる、又は次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しないものを選べばよい。例えば、洗浄液１３３４としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、界面活性剤、水から選択される少なくとも1つ又はこれを含む液体が挙げられる。
As the cleaning liquid 1334, the
図１３Ｇにおいて、乾燥のため空気を送っているが、洗浄液が乾燥できればよいので、酸素や窒素にしてもよい。また、洗浄液１３３４が、次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しない場合は、図１３Ｆ〜図１３Ｇの工程を省略できる。 In FIG. 13G, air is sent for drying, but it may be oxygen or nitrogen as long as the cleaning liquid can be dried. Further, when the cleaning liquid 1334 does not affect the next droplet generation step or analysis or reaction using the droplet, the steps of FIGS. 13F to 13G can be omitted.
また、図１０の液滴生成装置は、図６の液滴生成装置における三方切換バルブを２つのバルブで置き換えた構成であるため、図６の液滴生成装置と同様に上記のような洗浄による再利用ができる。 10 has a configuration in which the three-way switching valve in the droplet generation device of FIG. 6 is replaced with two valves, and therefore, by the above-described cleaning, similar to the droplet generation device of FIG. Can be reused.
［実施形態７］
以下、本発明に係る液滴生成装置を用いて液滴生成を行った後、別の試料液で液滴生成を行うための手順を説明する。本実施形態は、液滴生成領域を使い捨てとし、配管やバルブは洗浄して再利用する方法である。
[Embodiment 7]
Hereinafter, a procedure for generating droplets using another sample solution after generating droplets using the droplet generating apparatus according to the present invention will be described. In this embodiment, the droplet generation region is made disposable, and the piping and valves are cleaned and reused.
図１４Ａ〜図１４Ｉを用いて、再利用方法を説明する。以下では、図６の液滴生成装置を使用し、図７Ｇの工程が終了した後の工程を説明する。なお、図１４Ａ〜図１４Ｉでは、ポンプとアクチュエータと制御部の記載を省略している。 The reuse method will be described with reference to FIGS. 14A to 14I. Below, the process after the process of FIG. 7G is completed using the droplet production | generation apparatus of FIG. 6 is demonstrated. In FIGS. 14A to 14I, descriptions of the pump, the actuator, and the control unit are omitted.
図１４Ａは、図７Ｇの工程が終了した状態を示す。次に、図１４Ｂに示すように、オイル１４０４の入ったオイルリザーバー１４０５を洗浄液１４３４の入った第一の洗浄液リザーバー１４３８に交換し、試料液１４０６の入った試料液リザーバー１４０７を洗浄液１４３４の入った第二の洗浄液リザーバー１４３９に交換する。また、アクチュエータによって、第二の三方切換バルブ１４０２を時計回りに９０°回転させる。さらに、液滴生成領域１４０８を取り外し、第一の三方切換バルブ１４０１と第二の三方切換バルブ１４０２との間に廃液容器１４４２を追加する。
FIG. 14A shows a state where the process of FIG. 7G has been completed. Next, as shown in FIG. 14B, the
次に、図１４Ｃに示すように、第一の洗浄液リザーバー１４３８に入った洗浄液１４３４を第一の三方切換バルブ１４０１を通じて廃液容器１４４２へ送液し、第二の洗浄液リザーバー１４３９に入った洗浄液１４３４を第二の三方切換バルブ１４０２を通じて廃液容器１４４２へ送液する。これにより、送液経路のオイル１４０４や試料液１４０６を洗い流すことができる。洗浄が終了したら、洗浄液１４３４の送液を停止する。
Next, as shown in FIG. 14C, the cleaning liquid 1434 that has entered the first
次に、図１４Ｄに示すように、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ１４０１を反時計回りに９０°回転させ、かつ、第二の三方切換バルブ１４０２を時計回りに９０°回転させる。そして、図１４Ｅに示すように、第一の洗浄液リザーバー１４３８に入った洗浄液１４３４を第一の三方切換バルブ１４０１を通じて廃液容器１４０９へ送液し、第二の洗浄液リザーバー１４３９に入った洗浄液１４３４を第二の三方切換バルブ１４０２を通じて廃液容器１４１１へ送液する。これにより、送液経路のオイル１４０４や試料液１４０６を洗い流すことができる。洗浄が終了したら、洗浄液１４３４の送液を停止する。
Next, as shown in FIG. 14D, the actuator causes the first three-
次に、図１４Ｆに示すように、洗浄液１４３４の入った第一の洗浄液リザーバー１４３８を空気１４３６の入った第一の空気リザーバー１４４０に交換し、洗浄液１４３４の入った第二の洗浄液リザーバー１４３９を空気１４３６の入った第二の空気リザーバー１４４１に交換する。次に、図１４Ｇに示すように、第一の空気リザーバー１４４０に入った空気１４３６を第一の三方切換バルブ１４０１を通じて廃液容器１４０９へ流し、第二の空気リザーバー１４４１に入った空気１４３６を第二の三方切換バルブ１４０２を通じて廃液容器１４１１へ流す。これにより、洗浄液１４３４を流した経路を乾燥させる。
Next, as shown in FIG. 14F, the first
次に、図１４Ｈに示すように、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ１４０１を時計回りに９０°回転させ、かつ、第二の三方切換バルブ１４０２を反時計回りに９０°回転させる。そして、図１４Ｉに示すように、第一の空気リザーバー１４４０に入った空気１４３６を第一の三方切換バルブ１４０１を通じて廃液容器１４４２へ流し、第二の空気リザーバー１４４１に入った空気１４３６を第二の三方切換バルブ１４０２を通じて廃液容器１４４２へ流す。これにより、洗浄液１４３４を流した経路を乾燥させる。
Next, as shown in FIG. 14H, the actuator causes the first three-
図１４Ｉの工程後、第一の空気リザーバー１４４０をオイル１４０４の入ったオイルリザーバー１４０５に交換し、第二の空気リザーバー１４４１を次に液滴にする試料液の入った試料液リザーバーに交換する。また、新しい液滴生成領域を第一の三方切換バルブ１４０１と第二の三方切換バルブ１４０２との間に取付ける。また、廃液容器１４４２を取り外す。その後、アクチュエータによって、第一の三方切換バルブ１４０１を反時計回りに９０°回転させれば、図７Ａと同じ状態となる。したがって、図７Ａ〜図７Ｇと同様の方法で液滴を生成できる。
After the step of FIG. 14I, the
以下の表７は、図１４Ａ〜図１４Ｉにおけるバルブとポンプの動作を示す。ポンプの「ＯＮ」は送液の実施に対応し、ポンプの「ＯＦＦ」は送液の停止に対応する。第一及び第二の三方切換バルブ１４０１、１４０２の状態は角度で示す。図１４Ａの初期状態を０°とし、時計回りを正方向とした。
Table 7 below shows the operation of the valves and pumps in FIGS. 14A-14I. “ON” of the pump corresponds to the execution of liquid feeding, and “OFF” of the pump corresponds to the stop of liquid feeding. The states of the first and second three-
洗浄液１４３４としては、疎水性溶媒であるオイル１４０４と親水性溶媒である試料液１４０６を洗い流せることができ、かつ容易に乾燥させることができる、又は次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しないものを選べばよい。例えば、洗浄液１４３４としては、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、界面活性剤、水から選択される少なくとも1つ又はこれを含む液体が挙げられる。
As the cleaning liquid 1434, the
図１４Ｇ及び図１４Ｉにおいて乾燥のため空気を送っているが、洗浄液が乾燥すればよいので、酸素や窒素にしてもよい。また、洗浄液が次の液滴生成工程や液滴を用いた分析や反応に影響しない場合は、図１４Ｇ及び図１４Ｉの乾燥工程を省略できる。 Although air is sent for drying in FIGS. 14G and 14I, oxygen or nitrogen may be used because the cleaning liquid only needs to be dried. Further, when the cleaning liquid does not affect the next droplet generation step or analysis or reaction using the droplet, the drying step of FIGS. 14G and 14I can be omitted.
また、図１０の液滴生成装置は、図６の液滴生成装置における三方切換バルブを２つのバルブで置き換えた構成であるため、図６の液滴生成装置と同様に上記のような洗浄による再利用ができる。 10 has a configuration in which the three-way switching valve in the droplet generation device of FIG. 6 is replaced with two valves, and therefore, by the above-described cleaning, similar to the droplet generation device of FIG. Can be reused.
上述の実施形態１〜４による液滴生成方法は、バルブと配管と廃液容器と液滴生成領域と、液滴生成領域とは別に親水性溶媒と疎水性溶媒が接する界面を形成する界面形成領域とを有する液滴生成装置において、界面形成領域及び／又は液滴生成領域に親水性溶媒を導入する工程と、界面形成領域及び／又は液滴生成領域に疎水性溶媒を導入する工程と、バルブ内と配管内の空気と親水性溶媒と疎水性溶媒の一部又は全部を疎水性溶媒又は親水性溶媒に置き換えることで親水性溶媒と疎水性溶媒の界面を界面形成領域で形成する工程とを含む。 In the droplet generation method according to the first to fourth embodiments described above, the valve, the pipe, the waste container, the droplet generation region, and the interface formation region that forms an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact with each other separately from the droplet generation region A step of introducing a hydrophilic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region, a step of introducing a hydrophobic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region, and a valve. A step of forming an interface between the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent in the interface forming region by replacing part or all of the air, the hydrophilic solvent, and the hydrophobic solvent with the hydrophobic solvent or the hydrophilic solvent in the inside and the pipe. Including.
上述の実施形態１〜４によれば、液滴生成領域に試料液を送液後、気泡を挟まずにオイルを送液することができる。したがって、液滴生成領域において、気泡の影響を受けずに歩留まり良く、試料液による液滴が生成できる。結果として、低濃度のターゲット分子を高感度・高精度に検出可能な技術に寄与することが可能となる。 According to the above-described first to fourth embodiments, after supplying the sample liquid to the droplet generation region, the oil can be supplied without interposing bubbles. Therefore, in the droplet generation region, it is possible to generate droplets from the sample liquid with good yield without being affected by bubbles. As a result, it is possible to contribute to a technology capable of detecting a low concentration target molecule with high sensitivity and high accuracy.
上述の実施形態５〜７によれば、液滴生成装置を用いて液滴生成を行った後、別の試料液で液滴生成を行うための洗浄を行うことができる。上述の実施形態５〜６によれば、配管、バルブ、及び液滴生成領域を洗浄して、これらを再利用することができる。上述の実施形態７によれば、液滴生成領域を使い捨てにする場合において、配管及びバルブを洗浄して、これらを再利用することができる。
According to the above-described
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。上記実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることもできる。また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることもできる。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成を追加・削除・置換することもできる。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and includes various modifications. The above embodiment has been described in detail for easy understanding of the present invention, and is not necessarily limited to the one having all the configurations described. A part of the configuration of one embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment. The configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, with respect to a part of the configuration of each embodiment, another configuration can be added, deleted, or replaced.
上記の制御部の構成、機能などは、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、ファイルなどの情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤなどの記録媒体に置くことができる。また、上記の制御部の構成などは、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計するなどによりハードウェアで実現してもよい。 The configuration, functions, and the like of the above-described control unit may be realized by software by interpreting and executing a program that realizes each function by the processor. Information such as programs and files for realizing each function can be stored in a recording device such as a memory, a hard disk, or an SSD (Solid State Drive), or a recording medium such as an IC card, an SD card, or a DVD. Further, the configuration of the above-described control unit and the like may be realized by hardware by designing a part or all of them, for example, by an integrated circuit.
上述の実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。全ての構成が相互に接続されていてもよい。 In the above-described embodiment, the control lines and information lines indicate what is considered necessary for explanation, and not all the control lines and information lines on the product are necessarily shown. All the components may be connected to each other.
１０１、２０１、６０１、７０１、１２０１、１３０１、１４０１ 第一の三方切換バルブ
１０２、２０２、６０２、７０２、１２０２、１３０２、１４０２ 第二の三方切換バルブ
１０３、２０３、６０３、７０３、８０３、９０３、１００３、１１０３、１２０３、１３０３、１４０３ 配管
１０４、２０４、６０４、７０４、８０４、９０４、１００４、１１０４、１２０４、１３０４、１４０４ オイル
１０５、２０５、６０５、７０５、８０５、９０５、１００５、１１０５、１２０５、１３０５、１４０５ オイルリザーバー
１０６、２０６、６０６、７０６、８０６、９０６、１００６、１１０６、１２０６、１３０６、１４０６ 試料液
１０７、２０７、６０７、７０７、８０７、９０７、１００７、１１０７、１２０７、１３０７、１４０７ 試料液リザーバー
１０８、２０８、６０８、７０８、８０８、９０８、１００８、１１０８、１２０８、１３０８、１４０８ 液滴生成領域
１０９、１１１、２０９、２１１、６０９、６１１、７０９、７１１、８０９、８１１、９０９、９１１、１００９、１０１１、１１０９、１１１１、１２０９、１２１１、１３０９、１３１１、１４０９、１４１１、１４４２ 廃液容器
１１０、２１０、６１０、７１０、８１０、９１０、１０１０、１１１０ 界面形成領域
１１２、１１３、６１２、６１３、８１２、８１３、１０１２、１０１３ ポンプ
１１４、１１５、６１４、６１５、８１４、８１５、１０１４、１０１５ アクチュエータ
１１６、６１６、８１６、１０１６ 制御部
８３０、９３０、１０３０、１１３０ 第一のバルブ
８３１、９３１、１０３１、１１３１ 第二のバルブ
８３２、９３２、１０３２、１１３２ 第三のバルブ
８３３、９３３、１０３３、１１３３ 第四のバルブ
１２３５、１３３５ 洗浄液リザーバー
１２３７、１３３７ 空気リザーバー
１４３８ 第一の洗浄液リザーバー
１４３９ 第二の洗浄液リザーバー
１４４０ 第一の空気リザーバー
１４４１ 第二の空気リザーバー
101, 201, 601, 701, 1201, 1301, 1401 First three-way switching valve 102, 202, 602, 702, 1202, 1302, 1402 Second three-way switching valve 103, 203, 603, 703, 803, 903, 1003, 1103, 1203, 1303, 1403 Piping 104, 204, 604, 704, 804, 904, 1004, 1104, 1204, 1304, 1404 Oil 105, 205, 605, 705, 805, 905, 1005, 1105, 1205, 1305, 1405 Oil reservoir 106, 206, 606, 706, 806, 906, 1006, 1106, 1206, 1306, 1406 Sample solution 107, 207, 607, 707, 807, 907, 1007, 1107, 1207, 1307 1407 Sample liquid reservoir 108, 208, 608, 708, 808, 908, 1008, 1108, 1208, 1308, 1408 Droplet generation regions 109, 111, 209, 211, 609, 611, 709, 711, 809, 811, 909 , 911, 1009, 1011, 1109, 1111, 1209, 1211, 1309, 1311, 1409, 1411, 1442 Waste liquid containers 110, 210, 610, 710, 810, 910, 1010, 1110 Interface forming regions 112, 113, 612, 613, 812, 813, 1012, 1013 Pump 114, 115, 614, 615, 814, 815, 1014, 1015 Actuator 116, 616, 816, 1016 Control unit 830, 930, 1030, 1130 First valve 8 31, 931, 1031, 1131 Second valve 832, 932, 1032, 1132 Third valve 833, 933, 1033, 1133 Fourth valve 1235, 1335 Cleaning liquid reservoir 1237, 1337 Air reservoir 1438 First cleaning liquid reservoir 1439 Second cleaning fluid reservoir 1440 First air reservoir 1441 Second air reservoir
Claims (15)
液滴生成領域と、
前記液滴生成領域に接続された配管と、
前記配管に取付けられた複数のバルブと、
前記配管又は前記バルブ内の界面形成領域と、
前記複数のバルブを制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記複数のバルブを制御することにより、前記バルブ又は前記配管内の空気を前記疎水性溶媒又は前記親水性溶媒に置き換えて、前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成する、液滴生成装置。 A droplet generator that generates a droplet of a hydrophilic solvent in a hydrophobic solvent by introducing a hydrophilic solvent and a hydrophobic solvent,
A droplet generation region;
Piping connected to the droplet generation region;
A plurality of valves attached to the pipe;
An interface forming region in the pipe or the valve;
A control unit for controlling the plurality of valves,
The controller is
By controlling the plurality of valves, the air in the valve or the pipe is replaced with the hydrophobic solvent or the hydrophilic solvent, and the interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact with the interface forming region Forming a droplet generator.
前記複数のバルブが、第一及び第二の三方切換バルブを備え、前記界面形成領域が、前記第一及び第二の三方切換バルブのいずれかにあることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 1,
The plurality of valves include first and second three-way switching valves, and the interface forming region is located in any of the first and second three-way switching valves.
前記液滴生成領域に対して片側に配置され、かつ、前記第一の三方切換バルブに接続された前記親水性溶媒用の第一のリザーバーと、
前記液滴生成領域に対して前記第一のリザーバーと同じ側に配置され、かつ、前記第一の三方切換バルブに接続された前記疎水性溶媒用の第二のリザーバーと、
前記第二の三方切換バルブに接続された廃液容器と
を備えることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 2,
A first reservoir for the hydrophilic solvent disposed on one side with respect to the droplet generation region and connected to the first three-way switching valve;
A second reservoir for the hydrophobic solvent disposed on the same side of the droplet generation region as the first reservoir and connected to the first three-way switching valve;
A liquid droplet generating apparatus comprising: a waste liquid container connected to the second three-way switching valve.
前記制御部は、
前記親水性溶媒を前記第一のリザーバーから前記液滴生成領域に送液した後に、前記疎水性溶媒を前記第二のリザーバーから前記廃液容器に送液するように、前記第一及び第二の三方切換バルブを制御し、
前記第二の三方切換バルブ内の前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 3.
The controller is
After the hydrophilic solvent is fed from the first reservoir to the droplet generation region, the hydrophobic solvent is fed from the second reservoir to the waste container so that the first and second Control the three-way switching valve,
A droplet generating apparatus, wherein an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact is formed in the interface forming region in the second three-way switching valve.
前記第一の三方切換バルブに接続された前記疎水性溶媒用の第一のリザーバーと、
前記第一のリザーバーに対して前記液滴生成領域を挟んで反対側に配置され、かつ、前記第二の三方切換バルブに接続された前記親水性溶媒用の第二のリザーバーと、
前記第一の三方切換バルブに接続された廃液容器と
を備えることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 2,
A first reservoir for the hydrophobic solvent connected to the first three-way switching valve;
A second reservoir for the hydrophilic solvent disposed on the opposite side of the first reservoir with the droplet generation region in between, and connected to the second three-way switching valve;
A liquid drop generator comprising: a waste liquid container connected to the first three-way switching valve.
前記制御部は、
前記疎水性溶媒を前記第一のリザーバーから前記廃液容器に送液した後に、前記親水性溶媒を前記液滴生成領域を介して前記廃液容器に送液するように、前記第一及び第二の三方切換バルブを制御し、
前記第一の三方切換バルブ内の前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 5, wherein
The controller is
After the hydrophobic solvent is fed from the first reservoir to the waste liquid container, the hydrophilic solvent is fed to the waste liquid container through the droplet generation region, so that the first and second Control the three-way switching valve,
A droplet generating apparatus, wherein an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact is formed in the interface forming region in the first three-way switching valve.
前記バルブが、４つのピンチバルブであり、前記界面形成領域が前記配管内にあることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 1,
The droplet generating device, wherein the valve is four pinch valves, and the interface forming region is in the pipe.
前記液滴生成領域に対して片側に配置された、前記親水性溶媒用の第一のリザーバー及び前記疎水性溶媒用の第二のリザーバーと、
前記第一のリザーバー及び前記第二のリザーバーと、前記液滴生成領域との間にある前記配管の第一の三方分岐部分と、
前記第一の三方分岐部分と前記液滴生成領域との間にある前記配管の第二の三方分岐部分と、
前記第二の三方分岐部分に接続された廃液容器と、
前記第一のリザーバーと前記第一の三方分岐部分との間にある第一のピンチバルブと、
前記第二のリザーバーと前記第一の三方分岐部分との間にある第二のピンチバルブと、
前記廃液容器と前記第二の三方分岐部分との間にある第三のピンチバルブと、
前記第二の三方分岐部分と前記液滴生成領域との間にある第四のピンチバルブと
を備えることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 7, wherein
A first reservoir for the hydrophilic solvent and a second reservoir for the hydrophobic solvent, disposed on one side with respect to the droplet generation region;
A first three-way branch portion of the pipe between the first reservoir and the second reservoir and the droplet generation region;
A second three-way branch portion of the pipe between the first three-way branch portion and the droplet generation region;
A waste container connected to the second three-way branch part;
A first pinch valve between the first reservoir and the first three-way branch;
A second pinch valve between the second reservoir and the first three-way branch;
A third pinch valve between the waste container and the second three-way branch portion;
A droplet generating device comprising: a fourth pinch valve between the second three-way branch portion and the droplet generating region.
前記制御部は、
前記親水性溶媒を前記液滴生成領域に送液した後に、前記疎水性溶媒を前記廃液容器に送液するように、前記第一、第二、第三及び第四のピンチバルブを制御し、
前記第二の三方分岐部分にある前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 8, wherein
The controller is
Controlling the first, second, third and fourth pinch valves so as to send the hydrophobic solvent to the waste liquid container after feeding the hydrophilic solvent to the droplet generation region;
An apparatus for forming a droplet, wherein an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact with each other is formed in the interface forming region in the second three-way branch portion.
前記疎水性溶媒用の第一のリザーバーと、
前記第一のリザーバーに対して前記液滴生成領域を挟んで反対側に配置された第二のリザーバーと、
前記第一のリザーバーと前記液滴生成領域との間にある前記配管の第一の三方分岐部分と、
前記第二のリザーバーと前記液滴生成領域との間にある前記配管の第二の三方分岐部分と、
前記第一の三方分岐部分に接続された第一の廃液容器と、
前記第二の三方分岐部分に接続された第二の廃液容器と、
前記第一の三方分岐部分と前記第一の廃液容器との間にある第一のピンチバルブと、
前記第一の三方分岐部分と前記液滴生成領域との間にある第二のピンチバルブと、
前記第二の廃液容器と前記第二の三方分岐部分との間にある第三のピンチバルブと、
前記第二のリザーバーと前記第二の三方分岐部分との間にある第四のピンチバルブと
を備えることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 7, wherein
A first reservoir for the hydrophobic solvent;
A second reservoir disposed on the opposite side of the droplet generation region with respect to the first reservoir;
A first three-way branch portion of the piping between the first reservoir and the droplet generation region;
A second three-way branch of the pipe between the second reservoir and the droplet generation region;
A first waste liquid container connected to the first three-way branch part;
A second waste liquid container connected to the second three-way branch part;
A first pinch valve located between the first three-way branch and the first waste container;
A second pinch valve between the first three-way branch and the droplet generation region;
A third pinch valve located between the second waste liquid container and the second three-way branch portion;
A droplet generating apparatus comprising: a fourth pinch valve located between the second reservoir and the second three-way branch portion.
前記制御部は、
前記疎水性溶媒を前記第一の廃液容器に送液した後に、前記親水性溶媒を前記液滴生成領域を介して前記第一の廃液容器に送液するように、前記第一、第二、第三及び第四のピンチバルブを制御し、
前記第一の三方分岐部分にある前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 10,
The controller is
After feeding the hydrophobic solvent to the first waste liquid container, the first, second, and so on to feed the hydrophilic solvent to the first waste liquid container through the droplet generation region Control the third and fourth pinch valves,
A droplet generating apparatus, wherein an interface where the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent are in contact is formed in the interface forming region in the first three-way branch portion.
洗浄液用の洗浄液リザーバーをさらに備え、
前記制御部は、前記液滴生成領域に前記液滴を生成した後に、前記液滴生成領域、前記配管、及び前記複数のバルブに前記洗浄液を送液することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 1,
A cleaning liquid reservoir for cleaning liquid is further provided,
The controller generates the droplets in the droplet generation region, and then sends the cleaning liquid to the droplet generation region, the pipe, and the plurality of valves.
前記洗浄液リザーバーに代えて取付けられた空気リザーバーをさらに備え、
前記制御部は、前記洗浄液を送液した後に、前記液滴生成領域、前記配管、及び前記複数のバルブに空気を送ることを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 12, wherein
An air reservoir attached instead of the cleaning liquid reservoir;
The control unit sends air to the droplet generation region, the pipe, and the plurality of valves after supplying the cleaning liquid.
洗浄液用の洗浄液リザーバーと、
前記液滴生成領域に代えて配置された廃液容器と
をさらに備え、
前記制御部は、前記液滴生成領域に前記液滴を生成した後に、前記配管及び前記複数のバルブを通じて前記洗浄液を前記廃液容器に送液することを特徴とする液滴生成装置。 The droplet generator according to claim 1,
A cleaning liquid reservoir for cleaning liquid;
Further comprising a waste container disposed in place of the droplet generation region,
The control unit, after generating the droplets in the droplet generation region, sends the cleaning liquid to the waste liquid container through the piping and the plurality of valves.
前記界面形成領域及び／又は前記液滴生成領域に親水性溶媒を導入する工程と、
前記界面形成領域及び／又は前記液滴生成領域に疎水性溶媒を導入する工程と、
前記バルブ又は前記配管内の空気を前記疎水性溶媒又は前記親水性溶媒に置き換えて、前記界面形成領域に、前記親水性溶媒と前記疎水性溶媒が接する界面を形成する工程と
を含む液滴生成方法。 A droplet generation region, a pipe connected to the droplet generation region, a plurality of valves attached to the pipe, and an interface formation region in the pipe or the valve, and is hydrophilic in a hydrophobic solvent A droplet generation method in a droplet generation apparatus for generating solvent droplets,
Introducing a hydrophilic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region;
Introducing a hydrophobic solvent into the interface formation region and / or the droplet generation region;
A step of replacing the air in the valve or the pipe with the hydrophobic solvent or the hydrophilic solvent, and forming an interface in contact with the hydrophilic solvent and the hydrophobic solvent in the interface forming region; Method.
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2016
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| CN114870788B (en) * | 2022-05-20 | 2024-01-16 | 合肥工业大学 | Space constraint and physicochemical analysis system of insoluble gas and application method thereof |
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