JP2019174167A - 流体取扱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】小型であり、新しい液体の使用量の削減ができる流体取扱装置を提供する。【解決手段】流体取扱装置１００は、複数の粒子１９０が液体中において表層または底層に集まっている混合液から、複数の粒子１９０を互いに離間させつつ一列に並べて回収するために用いられる。流体取扱装置１００は、液体に浸漬されるための浸漬部１３０と、浸漬部１３０の表面に開口する粒子取込口１４０と、浸漬部１３０の表面に開口する液体取込口１５０と、粒子流路１４１と、液体流路１５１と、粒子流路１４１と液体流路１５１の合流部１６０と、合流部１６０の下流に配置された合流流路１６１と、を有する。粒子取込口１４０および液体取込口１５０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときの上下方向において異なる位置に配置されている。【選択図】図４
Description
本発明は、流体取扱装置に関する。
従来、各種検査や研究のために、ＤＮＡの特定の領域をポリメラーゼ連鎖反応（以下、「ＰＣＲ」ともいう）で増幅することが行われている。ＰＣＲでは通常、ＤＮＡを一本鎖に変性させる工程と、ＤＮＡの所望の領域にプライマーをアニーリングする工程と、ポリメラーゼにより、ＤＮＡを伸長させる工程と、を行う。これらのステップを１サイクル行うと、当該ＤＮＡの特定の領域の数が２倍になり、理論的にはｎサイクルの反応で２ｎ倍となる。
近年、細胞に含まれるＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定する手法として、デジタルＰＣＲと称される技術が提案されている。デジタルＰＣＲでは、検体を十分に希釈し、当該希釈液を多数の液滴（以下、「ドロップレット」ともいう）に分配する。このとき、ＤＮＡ断片（もしくはｃＤＮＡ断片）を１つのみを含むドロップレットおよびＤＮＡ断片を含まないドロップレットが生成される。そして、これらのドロップレットについてＰＣＲを行うと、所望のＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片を含むドロップレット中でのみ、ＤＮＡが増幅する。したがって、検出部でドロップレット中のＤＮＡの増幅の有無を確認することにより、検体に含まれる特定のＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定できる。
一般に、検出部でＤＮＡの増幅の有無を確認するために、ドロップレットを互いに離間させながら検出部まで流動させる。ドロップレットを互いに離間させながら流動させるために、容器に収容されているドロップレットをピペットで採取して、ドロップレットが流動できる流路が形成されたチップに移す方法がある。また、容器に収容されている液体中のドロップレットを吸い上げて、ドロップレットをチップに移動させるために、キャピラリーなどのガラス管を容器に差し込む方法もある。しかしながら、ピペットでドロップレットを吸い上げる場合、ドロップレットの破壊やロスが生じやすいため、精度よくＤＮＡ断片またはＲＮＡ断片の量を特定することが難しい。また、ドロップレットをキャピラリーで吸い上げてチップに移動させる場合、キャピラリーとチップとを別の部品を用いて接続する必要がある。このため、作業が煩雑になるだけでなく、装置が大型になりやすい。
そこで、装置に取り付けられている吸引用のノズルを用いて容器からドロップレットを吸引し、当該ドロップレットを液体が流れている流路内に取り込むことによって、当該ドロップレットを互いに離間させながら、一列に並べて連続的にドロップレットを検出位置に輸送できる装置およびシステムが提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、特許文献１に開示されているドロップレットの輸送システムは、ドロップレットを採取するための制御部だけでなく、ドロップレットを輸送するための流路に沿って複数のチャネルおよび制御部を有しているため、システムを構成する装置が大型である。また、ドロップレットを流動させるための流路も長いため、ドロップレットを互いに離間させながら一列に並べて流動させるための液体も多く必要となることからコストが嵩んでしまう。
本発明の目的は、複数の粒子が液体中において表層または底層に集まっている混合液から、前記複数の粒子を互いに離間させつつ一列に並べて流動させるための流体取扱装置であって、小型であり、かつ新しい液体の使用量を削減できる流体取扱装置を提供することである。
本発明に係る流体取扱装置は、複数の粒子が液体中において表層または底層に集まっている混合液から、前記複数の粒子を互いに離間させつつ一列に並べて流動させるための流体取扱装置であって、前記液体に浸漬されるための浸漬部と、前記浸漬部の表面に開口する、前記粒子を取り込むための粒子取込口と、前記浸漬部の表面に開口する、前記液体を取り込むための液体取込口と、前記粒子取込口から取り込まれた前記粒子を流すための粒子流路と、前記液体取込口から取り込まれた前記液体を流すための液体流路と、前記粒子流路と前記液体流路の合流部と、前記合流部の下流に配置された、前記複数の粒子を一列に並んだ状態で流すための合流流路と、を有し、前記粒子取込口および前記液体取込口は、前記浸漬部を前記液体に浸漬したときの上下方向において異なる位置に配置されている。
本発明によれば、小型であり、液体の使用量を削減できる流体取扱装置を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［実施の形態１］
（流体取扱装置の構成）
図１Ａ〜２Ｃは、本発明の実施の形態１に係る流体取扱装置１００を示す図である。図１Ａは、流体取扱装置１００の平面図である。図１Ｂは、流体取扱装置１００の浸漬部１３０の部分拡大図である。図１Ａおよび１Ｂでは、内部の流路の構成を示すためにフィルム１１１を省略している。図２Ａは、流体取扱装置１００の正面図である。図２Ｂは、流体取扱装置１００の右側面図である。図２Ｃは、図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。
（流体取扱装置の構成）
図１Ａ〜２Ｃは、本発明の実施の形態１に係る流体取扱装置１００を示す図である。図１Ａは、流体取扱装置１００の平面図である。図１Ｂは、流体取扱装置１００の浸漬部１３０の部分拡大図である。図１Ａおよび１Ｂでは、内部の流路の構成を示すためにフィルム１１１を省略している。図２Ａは、流体取扱装置１００の正面図である。図２Ｂは、流体取扱装置１００の右側面図である。図２Ｃは、図１ＡのＡ−Ａ線の断面図である。
流体取扱装置１００は、複数の粒子１９０が液体中において表層または底層に集まっている混合液から、複数の粒子１９０を互いに離間させつつ一列に並べて流動させるためのデバイスである（図４参照）。また、流体取扱装置１００では、流路上の検出部１７０（後述）において蛍光観察などを行うことで、一列に並んで流動する複数の粒子１９０のそれぞれについて、様々な情報（例えばドロップレット内のＤＮＡの増幅の有無）を測定することもできる。
粒子１９０の種類は、特に限定されない。本実施の形態では、粒子１９０は、ドロップレットまたは細胞である。粒子１９０がドロップレットの場合、ドロップレットは、核酸やタンパク質、これらの複合体などの生体物質を含んでいてもよい。また、ドロップレットは、生体物質を処理するための試薬（例えばデジタルＰＣＲを行うための試薬）や、生体物質を検出するための試薬などを含んでいてもよい。このような試薬の例には、核酸の特定領域を増幅するためのプライマー、（変位）ポリメラーゼ、塩、ｐＨ調整用のバッファ、ヌクレオチド、核酸と結合可能な蛍光色素、希釈剤が含まれる。また、粒子が細胞の場合、細胞の種類は特に限定されない。細胞の例には、組織由来の細胞、血液由来の細胞、がん細胞、培養細胞が含まれる。
液体の種類は、粒子１９０の分散媒として機能できれば、特に限定されない。粒子１９０がドロップレットの場合、液体は、例えば鉱物油やシリコーンオイルなどの常温で液状の各種オイルである。また、粒子１９０が細胞の場合、液体は、緩衝液や液体培地などである。
図１Ａ〜２Ｃに示されるように、流体取扱装置１００は、線状の溝および略長方体形状の凹部、略円柱形状の貫通孔が形成されている基板１１０と、溝の開口部および凹部を塞ぐように基板１１０の一方の面に配置されているフィルム１１１とを有する。この後説明するように、基板１１０に形成された溝の開口部がフィルムによって塞がれることで、粒子流路１４１、液体流路１５１および合流流路１６１（いずれも後述）が形成されている。また、基板１１０に形成された略長方形状の凹部の開口部がフィルムによって塞がれることで、粒子収容部１８０（後述）が形成されている。
基板１１０の素材は、所望の形状を付与することができ、かつ前記混合液に触れても変質しないものであれば特に限定されず、例えば樹脂である。基板１１０を構成する樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテルおよびポリエチレンが含まれる。基板１１０の厚さも、流路などを適切に形成でき、かつ必要な強度を確保できれば特に限定されない。たとえば、基板１１０の厚さは、１〜１０ｍｍ程度である。
フィルム１１１は、前記混合液に触れても変質しないものであれば特に限定されず、例えば樹脂である。流路上の検出部１７０（後述）において蛍光観察などを行う場合は、フィルム１１１の素材は、所定の波長の光を透過させるものであることが必要である。フィルム１１１の厚さは、流路などを適切に形成でき、かつ必要な強度を確保できれば特に限定されない。たとえば、フィルムの厚さは、１００〜５００μｍ程度である。
また、図１Ａに示されるように、流体取扱装置１００は、ユーザーまたは他の器具により保持されるための把持部１２０と、把持部１２０から突出した、液体に浸漬されるための浸漬部１３０とを有する。把持部１２０および浸漬部１３０の形状および大きさは、上記の目的を達成できれば特に限定されない。複数の粒子１９０および液体を含む混合液が小型の容器に収容されていることがあることから、浸漬部１３０は、このような小型の容器に差し込めるような細長い形状をしていることが好ましい。たとえば、浸漬部１３０の幅（浸漬したときの左右方向の長さ）は、０．５ｍｍ〜１０ｍｍ程度であり、浸漬部１３０の長さ（浸漬したときの上下方向の長さ）は、０．５〜１００ｍｍ程度である。
図１Ａおよび図１Ｂに示されるように、流体取扱装置１００は、粒子取込口１４０、粒子流路１４１、液体取込口１５０、液体流路１５１、合流部１６０、合流流路１６１、検出部１７０、粒子収容部１８０および粒子回収口１８１を有する。
粒子取込口１４０は、浸漬部１３０の表面に開口する、粒子を取り込むための開口部である。粒子取込口１４０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときに液体取込口１５０よりも上側または下側に位置するように配置されている。本実施の形態では、粒子取込口１４０は、液体取込口１５０よりも上側に配置されており、液体の表層に集まっている複数の粒子１９０（例えばドロップレット）を取り込んで、粒子流路１４１に導く（図４参照）。
粒子取込口１４０の開口面積および形状は、粒子１９０を取り込むことができれば、特に限定されない。たとえば、粒子取込口１４０の開口面積は、１００μｍ２〜２ｍｍ２程度である。粒子の直径が１００μｍである場合、粒子取込口１４０の開口面積は、例えば、６４００〜１４４００μｍ２程度である。粒子取込口１４０の形状は、略長方形である。
粒子流路１４１は、粒子取込口１４０から取り込まれた粒子１９０を液体流路１５１との合流部１６０まで流すための流路である。粒子流路１４１は、液体流路１５１と合流して合流部１６０を形成する（図１Ｂ参照）。粒子流路１４１の形状は、特に限定されないが、本実施の形態では、粒子流路１４１は、直線状である。粒子流路１４１の断面積の形状および大きさは、粒子１９０を流すことができれば、特に限定されない。粒子流路１４１の流路幅は、例えば１０μｍ〜２ｍｍ程度であり、粒子流路１４１の流路の深さは、例えば１０〜５００μｍ程度である。
液体取込口１５０は、浸漬部１３０の表面に開口する、粒子取込口１４０から取り込まれた粒子１９０を互いに離間させるための液体を取り込むための開口部である。液体取込口１５０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときに粒子取込口１４０よりも上側または下側に位置するように配置されている。本実施の形態では、液体取込口１５０は、粒子取込口１４０よりも下側に配置されている。
液体取込口１５０の開口面積は、特に限定されない。液体取込口１５０の開口面積が、粒子の断面積より小さい場合、液体取込口１５０に粒子が吸引されることを抑制できる傾向にある。本発明において「粒子の断面積」とは、粒子の断面積のうち最も大きい断面積のことをいう（例えば、粒子が球状である場合、粒子の断面積とは粒子の球中心を通る断面で切断したときの粒子の断面の断面積のことを意味する）。粒子の断面積に対する、液体取込口１５０の開口面積の比率は、例えば、１／３〜３である。液体取込口１５０の開口面積は、粒子取込口１４０の開口面積よりも小さくても、大きくてもよい。たとえば、液体取込口１５０の開口面積は、粒子取込口１４０の開口面積の１／３〜３倍の範囲内である。液体取込口１５０の開口部の形状は、液体を取り込むことができれば、特に限定されない。本実施の形態では、液体取込口１５０の開口部の形状は、略長方形である。
液体流路１５１は、液体取込口１５０から取り込まれた液体を流すための流路である。液体流路１５１は、粒子流路１４１と合流して合流部１６０を形成する（図１Ｂ参照）。液体流路１５１の形状は、特に限定されないが、本実施の形態では、液体流路１５１は、直線状である。液体流路１５１の断面積の形状および大きさは、液体を流すことができれば、特に限定されない。液体流路１５１の流路幅は、例えば１０〜５００μｍ程度であり、液体流路１５１の流路の深さは、例えば１０〜５００μｍ程度である。液体流路１５１の断面積は、特に制限されない。なお、本発明において「液体流路の断面積」とは、液体流路における流体の流れ方向に垂直な断面で切断したときの液体の断面積のことをいう。液体流路１５１の断面積を変更することにより、後述する複数の粒子の離間距離を調整可能である。液体流路１５１に導入する液体の流量が一定の場合、例えば、液体流路１５１の断面積が小さいほど後述する複数の粒子の離間距離が大きくなる傾向にあり、液体流路１５１の断面積が大きいほど後述する複数の粒子の離間距離が小さくなる傾向にある。
合流部１６０は、粒子流路１４１と液体流路１５１との合流地点である。合流部１６０では、粒子流路１４１から流れてきた複数の粒子１９０が、液体流路１５１から流れてきた液体により離間させられる。一定の間隔で離間させられた複数の粒子１９０は、粒子流路１４１から流れてきた液体および液体流路１５１から流れてきた液体により合流流路１６１に送られる。合流部１６０における粒子流路１４１と液体流路１５１との角度は、特に限定されない。粒子流路１４１と液体流路１５１との角度は、例えば６０〜１２０°程度である。本実施の形態では、合流部１６０では、液体流路１５１の側面に粒子流路１４１が開口している。合流部１６０に粒子１９０を１つずつ到達させる観点から、合流部１６０における粒子流路１４１の開口部の大きさは、複数の粒子１９０が同時に通過できない大きさ（１つの粒子１９０のみが通過できる大きさ）であることが好ましい（図４参照）。合流部１６０における粒子流路１４１の開口部の大きさは、例えば１０〜５００μｍ程度である。
合流流路１６１は、合流部１６０の下流に配置された、合流部１６０において一定間隔で離間させられた複数の粒子１９０を一列に並んだ状態で流すための流路である（図４参照）。合流流路１６１の形状は、特に限定されないが、本実施の形態では、合流流路１６１は直線状である。また、合流流路１６１の断面積は、複数の粒子１９０を一列に並んだ状態で流すことができれば特に限定されず、粒子の大きさに応じて適宜設定されうる。合流流路１６１の流路幅は、例えば２０〜５００μｍ程度であり、合流流路１６１の流路の深さは、例えば１０〜５００μｍ程度である。
合流流路１６１上には、検出部１７０が設けられてもよい。検出部１７０では、蛍光観察などを行うことで、一列に並んで流動する複数の粒子１９０のそれぞれについて、様々な情報（例えばドロップレット内のＤＮＡの増幅の有無）が測定されうる。
粒子収容部１８０は、合流流路１６１に接続されており、合流流路１６１を流れてきた複数の粒子１９０が収容されるための略長方体形状の空間である。粒子収容部１８０の大きさおよび形状は、特に限定されない。
粒子回収口１８１は、粒子収容部１８０と外部とを接続する貫通孔である。本実施の形態では、粒子回収口１８１は、基板１１０の２つの面のうち、フィルムが配置されていない面に開口している。粒子回収口１８１には、ポンプなどが接続されうる。粒子回収口１８１の形状および大きさは、粒子１９０を通過させることができれば、特に限定されない。本実施の形態では、粒子回収口１８１の形状は、円柱形状である。
（流体取扱装置の使用方法）
次に、流体取扱装置１００の使用方法について説明する。図３は、本実施の形態に係る液体取扱装置１００の使用状態を示す図である。図４は、液体取扱装置１００の使用状態を示す部分拡大図である。これらの例では、複数の粒子１９０が液体中において表層に集まっているものとして説明する。
次に、流体取扱装置１００の使用方法について説明する。図３は、本実施の形態に係る液体取扱装置１００の使用状態を示す図である。図４は、液体取扱装置１００の使用状態を示す部分拡大図である。これらの例では、複数の粒子１９０が液体中において表層に集まっているものとして説明する。
図３および図４に示されるように、複数の粒子１９０および液体を含む混合液が収容されている小型の容器Ａに、浸漬部１３０を差し込む。このとき、液体の界面Ｂ付近に集まっている複数の粒子１９０の集団中に粒子取込口１４０が位置し、かつ複数の粒子１９０の集団の下側に位置する液体中に液体取込口１５０が位置するように、把持部１２０を固定する。その後、粒子回収口１８１の開口部に接続されているポンプ（図示省略）を作動させる。ポンプで流路内を吸引することにより、複数の粒子１９０は、粒子取込口１４０から取り込まれ、粒子流路１４１を通って合流部１６０に到達する。また、液体は、液体取り込口１５０から取り込まれ、液体流路１５１を通って合流部１６０に到達する。
ここで、複数の粒子１９０は、合流部１６０において一列に並ぶとともに、液体流路１５１を流れてきた液体により離間させられる。複数の粒子１９０は、この状態を維持しながら合流流路１６１を下流（粒子回収口１８１の方向）に向かって流れる。検出部１７０に対向するようにして検出装置が配置されている場合は、浸漬部１３０を粒子１９０および液体の入っている容器Ａ内に差し込んだまま、離間しつつ一列に並んで合流流路１６１を流動する粒子１９０に対して様々な情報（例えばドロップレット内のＤＮＡの増幅の有無）を測定することができる。粒子収容部１８０に到達した複数の粒子１９０は、粒子回収口１８１を通って外部に取り出される。
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、粒子１９０（例えばドロップレット）をピペットなどを用いて移動させる必要がないため、粒子１９０の破壊および損失を抑制することができる。また、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、ガラス管や接続チューブなどを使用することなく複数の粒子１９０の回収、整列、離間を行うことができるため、従来の装置に比べて小型化できる。さらに、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、複数の粒子１９０を離間させるための液体を別途用意することなく、複数の粒子１９０と同じ容器に入っていた液体を使いまわすことができるため、新たな液体を使用せずに複数の粒子１９０の回収、整列、離間を行うことができる。
以上のように、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、粒子１９０（例えばドロップレット）をピペットなどを用いて移動させる必要がないため、粒子１９０の破壊および損失を抑制することができる。また、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、ガラス管や接続チューブなどを使用することなく複数の粒子１９０の回収、整列、離間を行うことができるため、従来の装置に比べて小型化できる。さらに、本実施の形態に係る流体取扱装置１００は、複数の粒子１９０を離間させるための液体を別途用意することなく、複数の粒子１９０と同じ容器に入っていた液体を使いまわすことができるため、新たな液体を使用せずに複数の粒子１９０の回収、整列、離間を行うことができる。
［実施の形態２］
（流体取扱装置の構成）
実施の形態２に係る流体取扱装置２００は、粒子誘導流路２１０をさらに有する点のみで実施の形態１に係る流体取扱装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
（流体取扱装置の構成）
実施の形態２に係る流体取扱装置２００は、粒子誘導流路２１０をさらに有する点のみで実施の形態１に係る流体取扱装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図５は、粒子誘導流路２１０を有する流体取扱装置２００の平面図である。図５では、内部の流路の構成を示すためにフィルム１１１を省略している。図６Ａは、図５のＢ−Ｂ線の断面図である。図６Ｂは、流体取扱装置２００の右側面図である。図６Ｃは、流体取扱装置２００のＡ−Ａ線の断面図である。これらの図に示されるように、本実施の形態に係る流体取扱装置２００では、粒子取込口１４０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときに液体取込口１５０よりも上側に位置するように配置されている。
図５に示されるように、粒子誘導流路２１０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときの上下方向に延在し、かつ粒子取込口１４０に接続するように浸漬部１３０の表面に配置される。粒子誘導流路２１０は、粒子取込口１４０が液体の界面Ｂよりも上側に位置する場合であっても、毛細管現象を利用して複数の粒子１９０を粒子取込口１４０に誘導する。本実施の形態では、粒子誘導流路２１０は、浸漬部１３０の基板１１０の右側面に設けられた溝である。この溝の開口部は、フィルム１１１によって塞がれていない。粒子誘導流路２１０の流路幅および流路の深さは、上記目的を達成できれば、特に限定されない。粒子誘導流路２１０の流路幅は、例えば１０〜５００μｍ程度であり、粒子誘導流路２１０の流路の深さは、例えば１０〜５００μｍ程度である。
（流体取扱装置の使用方法）
次に、流体取扱装置２００の使用方法について説明する。図７は、液体取扱装置２００の使用状態を示す部分拡大図である。この例では、複数の粒子１９０が液体中において表層に集まっているものとして説明する。
次に、流体取扱装置２００の使用方法について説明する。図７は、液体取扱装置２００の使用状態を示す部分拡大図である。この例では、複数の粒子１９０が液体中において表層に集まっているものとして説明する。
図７に示されるように、複数の粒子１９０および液体を含む混合液が収容されている小型の容器Ａに浸漬部１３０を差し込み、ポンプを作動させる。これにより、実施の形態１で説明したように、複数の粒子１９０を、液体流路１５１からの液体により一つずつ離間させながら一列に並べて、合流流路１６１を下流に向かって流すことができる。液体取込口１５０から液体が取り込まれるにつれて、界面Ｂが下がり、それに伴い表層に集まっている粒子１９０の位置も下がる。このため、ある程度の時間が経過すると、粒子取込口１４０は、界面Ｂよりも上に位置することとなる。このような状態になると、粒子誘導流路２１０は、粒子取込口１４０よりも下に位置する複数の粒子１９０を粒子取込口１４０に導く。したがって、本実施の形態に係る流体取扱装置２００では、界面Ｂの位置が下がっても流体取扱装置２００を移動させることなくそのまま動作させることができる。
（効果）
以上のように、本実施の形態に係る流体取扱装置２００は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００の効果に加えて、液体が減少して粒子取込口１４０が液体の界面Ｂよりも上側に位置してしまっても、そのまま動作させることができる。
以上のように、本実施の形態に係る流体取扱装置２００は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００の効果に加えて、液体が減少して粒子取込口１４０が液体の界面Ｂよりも上側に位置してしまっても、そのまま動作させることができる。
［実施の形態３］
（流体取扱装置の構成および使用方法）
実施の形態３に係る流体取扱装置３００は、粒子誘導流路３２０の構成のみが実施の形態２に係る流体取扱装置２００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００または実施の形態２に係る流体取扱装置２００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
（流体取扱装置の構成および使用方法）
実施の形態３に係る流体取扱装置３００は、粒子誘導流路３２０の構成のみが実施の形態２に係る流体取扱装置２００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００または実施の形態２に係る流体取扱装置２００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図８は、液体取扱装置３００の構成および使用状態を示す部分拡大図である。図８に示されるように、本実施の形態に係る流体取扱装置３００では、フィルム３１０が基板１１０の一方の面に接合されているが、浸漬部１３０の先端部分において、フィルム３１０の一部が基板１１０とは接合されずに突出している。より具体的には、浸漬部１３０の粒子取込口１４０が開口している側面（右側面）の、浸漬部１３０の先端から粒子取込口１４０までの領域において、フィルム３１０は基板１１０よりも突出している。この結果、基板１１０の側面とフィルム３１０の突出部とにより、粒子誘導流路３２０が構成される。粒子誘導流路３２０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときの上下方向に延在し、かつ粒子取込口１４０に接続するように浸漬部１３０の表面に配置されていると言える。
本実施の形態に係る流体取扱装置３００は、実施の形態２に係る流体取扱装置２００と同様の手順で使用されうる。
（効果）
本実施の形態に係る流体取扱装置３００は、実施の形態２に係る流体取扱装置２００と同様の効果を有する。
本実施の形態に係る流体取扱装置３００は、実施の形態２に係る流体取扱装置２００と同様の効果を有する。
［実施の形態４］
（流体取扱装置の構成）
実施の形態４に係る流体取扱装置４００は、粒子取込口４１０と液体取込口４２０との位置関係が、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
（流体取扱装置の構成）
実施の形態４に係る流体取扱装置４００は、粒子取込口４１０と液体取込口４２０との位置関係が、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と異なる。そこで、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。
図９は、液体取扱装置４００の構成および使用状態を示す部分拡大図である。この例では、複数の粒子１９０が液体中において底層に集まっているものとして説明する。図９に示されるように、実施の形態４に係る流体取扱装置４００では、粒子取込口４１０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときに液体取込口４２０よりも下側に位置するように配置されている。粒子取込口４１０は、液体の底層に集まっている複数の粒子１９０（例えば細胞）を取り込んで、粒子流路４１１に導く。液体取込口４２０は、浸漬部１３０を液体に浸漬したときに粒子取込口４１０よりも上側に位置するように配置されている。液体取込口４２０は、粒子取込口１４０から取り込まれた粒子１９０を互いに離間させるための液体を取り込んで、液体流路４２１に導く。
（流体取扱装置の使用方法）
次に、流体取扱装置４００の使用方法について説明する。図９に示されるように、複数の粒子１９０および液体を含む混合液が収容されている小型の容器Ａに、浸漬部１３０を差し込む。このとき、液体の底層に集まっている複数の粒子１９０の集団中に粒子取込口４１０が位置し、かつ複数の粒子１９０の集団の上側に位置する液体中に液体取込口４２０が位置するように、把持部１２０を固定する。その後、粒子回収口１８１の開口部に接続されているポンプ（図示省略）を作動させる。ポンプで流路内を吸引することにより、複数の粒子１９０は、粒子取込口４１０から取り込まれ、粒子流路４１１を通って合流部１６０に到達する。また、液体は、液体取り込口４２０から取り込まれ、液体流路４２１を通って合流部１６０に到達する。
次に、流体取扱装置４００の使用方法について説明する。図９に示されるように、複数の粒子１９０および液体を含む混合液が収容されている小型の容器Ａに、浸漬部１３０を差し込む。このとき、液体の底層に集まっている複数の粒子１９０の集団中に粒子取込口４１０が位置し、かつ複数の粒子１９０の集団の上側に位置する液体中に液体取込口４２０が位置するように、把持部１２０を固定する。その後、粒子回収口１８１の開口部に接続されているポンプ（図示省略）を作動させる。ポンプで流路内を吸引することにより、複数の粒子１９０は、粒子取込口４１０から取り込まれ、粒子流路４１１を通って合流部１６０に到達する。また、液体は、液体取り込口４２０から取り込まれ、液体流路４２１を通って合流部１６０に到達する。
ここで、複数の粒子１９０は、合流部１６０において一列に並ぶとともに、液体流路４２１を流れてきた液体により離間させられる。複数の粒子１９０は、この状態を維持しながら合流流路１６１を下流（粒子回収口１８１の方向）に向かって流れる。検出部１７０に対向するようにして検出装置が配置されている場合は、浸漬部１３０を粒子１９０および液体の入っている容器Ａ内に差し込んだまま、離間しつつ一列に並んで合流流路１６１を流動する粒子１９０に対して様々な情報（例えば細胞内における特定のタンパク質の有無）を測定することができる。粒子収容部１８０に到達した複数の粒子１９０は、粒子回収口１８１を通って外部に取り出される。
（効果）
本実施の形態に係る流体取扱装置４００は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同様の効果を有する。
本実施の形態に係る流体取扱装置４００は、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と同様の効果を有する。
［変形例］
なお、上記各実施の形態では、１つの液体流路１５１、４２１を有する流体取扱装置１００、２００、３００、４００について説明したが、本発明に係る流体取扱装置は、複数の液体流路を有してもよい。この場合、複数の液体流路は、それぞれ、互いに異なる位置で粒子流路と合流してもよい。複数の液体流路の数およびそれぞれの断面積を調整することにより、粒子の離間距離を調整することができる。たとえば、液体流路の断面積より小さい断面積をそれぞれ有する複数の液体流路を設けることで、粒子の離間距離を調整可能である。
なお、上記各実施の形態では、１つの液体流路１５１、４２１を有する流体取扱装置１００、２００、３００、４００について説明したが、本発明に係る流体取扱装置は、複数の液体流路を有してもよい。この場合、複数の液体流路は、それぞれ、互いに異なる位置で粒子流路と合流してもよい。複数の液体流路の数およびそれぞれの断面積を調整することにより、粒子の離間距離を調整することができる。たとえば、液体流路の断面積より小さい断面積をそれぞれ有する複数の液体流路を設けることで、粒子の離間距離を調整可能である。
図１０は、複数の粒子１９０が液体中において表層に集まっている場合に用いられうる、複数の液体流路を有する変形例に係る流体取扱装置５００の構成を示す部分拡大図である。図１０に示されるように、流体取扱装置５００は、複数の液体取込口１５０ａ、１５０ｂおよび複数の液体流路１５１ａ、１５１ｂを有する点において、実施の形態１に係る流体取扱装置１００と相違する。複数の液体取込口１５０ａ、１５０ｂの大きさは、いずれも粒子１９０が入ることができない大きさであることが好ましい。
図１１は、複数の粒子１９０が液体中において底層に集まっている場合に用いられうる、複数の液体流路を有する変形例に係る流体取扱装置６００の構成を示す部分拡大図である。図１１に示されるように、流体取扱装置６００は、複数の液体取込口４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃおよび複数の液体流路４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃを有する点において、実施の形態４に係る流体取扱装置４００と相違する。複数の液体取込口４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃの大きさは、いずれも粒子１９０が入ることができない大きさであることが好ましい。
本発明に係る流体取扱装置は、例えば、臨床検査に使用するデバイスとして有用である。
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 流体取扱装置
１１０ 基板
１１１、３１０ フィルム
１２０ 把持部
１３０ 浸漬部
１４０、４１０ 粒子取込口
１４１、４１１ 粒子流路
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、４２０、４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ 液体取込口
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、４２１、４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ 液体流路
１６０ 合流部
１６１ 合流流路
１７０ 検出部
１８０ 粒子収容部
１８１ 粒子回収口
１９０ 粒子
２１０、３２０ 粒子誘導流路
Ａ 容器
Ｂ 界面
１１０ 基板
１１１、３１０ フィルム
１２０ 把持部
１３０ 浸漬部
１４０、４１０ 粒子取込口
１４１、４１１ 粒子流路
１５０、１５０ａ、１５０ｂ、４２０、４２０ａ、４２０ｂ、４２０ｃ 液体取込口
１５１、１５１ａ、１５１ｂ、４２１、４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ 液体流路
１６０ 合流部
１６１ 合流流路
１７０ 検出部
１８０ 粒子収容部
１８１ 粒子回収口
１９０ 粒子
２１０、３２０ 粒子誘導流路
Ａ 容器
Ｂ 界面
Claims (6)
- 複数の粒子が液体中において表層または底層に集まっている混合液から、前記複数の粒子を互いに離間させつつ一列に並べて流動させるための流体取扱装置であって、
前記液体に浸漬されるための浸漬部と、
前記浸漬部の表面に開口する、前記粒子を取り込むための粒子取込口と、
前記浸漬部の表面に開口する、前記液体を取り込むための液体取込口と、
前記粒子取込口から取り込まれた前記粒子を流すための粒子流路と、
前記液体取込口から取り込まれた前記液体を流すための液体流路と、
前記粒子流路と前記液体流路の合流部と、
前記合流部の下流に配置された、前記複数の粒子を一列に並んだ状態で流すための合流流路と、
を有し、
前記粒子取込口および前記液体取込口は、前記浸漬部を前記液体に浸漬したときの上下方向において異なる位置に配置されている、
流体取扱装置。 - 前記合流部では、前記液体流路の側面に前記粒子流路が開口する、請求項１に記載の流体取扱装置。
- 前記合流部における前記粒子流路の開口部の大きさは、前記複数の粒子が同時に通過できない大きさである、請求項１に記載の流体取扱装置。
- 前記粒子取込口は、前記浸漬部を前記液体に浸漬したときに前記液体取込口よりも上側に位置するように配置されており、
前記流体取扱装置は、前記浸漬部を前記液体に浸漬したときの上下方向に延在し、かつ前記粒子取込口に接続するように前記浸漬部の表面に配置された、前記複数の粒子を前記粒子取込口に誘導するための粒子誘導流路をさらに有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体取扱装置。 - 前記粒子は、ドロップレットまたは細胞である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
- 前記合流流路上に設けられた、前記粒子を検出するための検出部をさらに有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の流体取扱装置。
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Patent Citations (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2012503773A (ja) * | 2008-09-23 | 2012-02-09 | クァンタライフ・インコーポレーテッド | 液滴ベースの分析システム |
| JP2013524170A (ja) * | 2010-03-25 | 2013-06-17 | クァンタライフ・インコーポレーテッド | 検出用の液滴輸送システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111936865A (zh) | 2020-11-13 |
| WO2019188871A1 (ja) | 2019-10-03 |
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