JP2021139794A - Fluid handling device, fluid handling system, and method for producing droplet-containing liquid - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体取扱装置、流体取扱システムおよび液滴含有液の製造方法に関する。 The present invention relates to a fluid handling device, a fluid handling system, and a method for producing a droplet-containing liquid.
臨床検査、食物検査、環境検査などでは、細胞、タンパク質、核酸などの微量な被分析物の高精度な分析が要求されることがある。微量な被分析物の分析を行う手法の一つとして、被分析物を含む液体から、直径が0.1〜1000μmの微小な液滴(「ドロップレット」ともいう)を生成し、これを観察したり分析したりする手法がある(例えば、特許文献1参照)。 In clinical tests, food tests, environmental tests, etc., high-precision analysis of trace amounts of objects to be analyzed such as cells, proteins, and nucleic acids may be required. As one of the methods for analyzing a small amount of an object to be analyzed, a minute droplet (also called a "droplet") having a diameter of 0.1 to 1000 μm is generated from a liquid containing the object to be analyzed and observed. There is a method of performing and analyzing (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1には、サンプルが流れるための分散相供給チャンネルと、オイルが流れるための第1のマイクロチャンネルと、オイルが流れるための第2のマイクロチャンネルとを有する、微小液滴の製造装置が記載されている。 Patent Document 1 describes a microdroplet manufacturing apparatus having a dispersed phase supply channel for flowing a sample, a first microchannel for flowing oil, and a second microchannel for flowing oil. Have been described.
特許文献1に記載の微小液滴の製造装置では、流れるサンプルに対してオイルを挟み込むように流して、流れるサンプルを分断することにより微小液滴を生成している。 In the apparatus for producing fine droplets described in Patent Document 1, fine droplets are generated by flowing an oil so as to sandwich the flowing sample and dividing the flowing sample.
ここで、特許文献1に記載の微小液滴の製造装置で、粘度の異なる2種類の液体を用いて液滴を製造することが考えられる。この場合、溶液が流路の内壁に接触してしまい、サンプルの液滴を適切に製造できなくなることがある。 Here, it is conceivable that the apparatus for producing fine droplets described in Patent Document 1 produces droplets using two types of liquids having different viscosities. In this case, the solution may come into contact with the inner wall of the flow path, making it impossible to properly produce sample droplets.
そこで、本発明の目的は、粘度の異なる2種類の液体を用いても、搬送流体に液体の液滴が分散した液滴含有液を安定に製造できる流体取扱装置を提供することである。また、本発明の別の目的は、当該流体取扱装置を有する流体取扱システムを提供することである。さらに、本発明の別の目的は、流体取扱装置または流体取扱システムを用いた液滴含有液の製造方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a fluid handling device capable of stably producing a droplet-containing liquid in which liquid droplets are dispersed in a transport fluid even when two types of liquids having different viscosities are used. Another object of the present invention is to provide a fluid handling system having the fluid handling device. Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for producing a droplet-containing liquid using a fluid handling device or a fluid handling system.
本発明の流体取扱装置は、第1粘度の第1液体を流すための第1液体流路と、前記第1粘度と異なる粘度の第2粘度の第2液体を流すための第2液体流路と、前記第1液体流路と、前記第2液体流路とが接続され、前記第1液体および前記第2液体を合流させるための合流部と、搬送流体を流すための第1搬送流体流路と、前記搬送流体を流すための第2搬送流体流路と、前記合流部と、前記第1搬送流体流路と、前記第2搬送流体流路とが接続され、前記第1液体および前記第2液体を前記搬送流体で区画して前記第1液体および前記第2液体の液滴が前記搬送流体中に分散した液滴含有液を生成するための生成部と、前記生成部に接続され、前記液滴含有液を流すための液滴流路と、を有し、前記第1液体流路および前記第1搬送流体流路は、前記合流部および前記生成部を通る直線で流体取扱装置を2つに区分けした場合に一方の側に配置されており、前記第2液体流路および前記第2搬送流体流路は、前記合流部および前記生成部を通る直線で流体取扱装置を2つに区分けした場合に他方の側に配置されており、前記第1搬送流体流路および前記第2搬送流体流路は、前記液滴含有液を生成するときに前記第2搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量が前記第1搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量よりも多くなるように構成されている。 The fluid handling device of the present invention has a first liquid flow path for flowing a first liquid having a first viscosity and a second liquid flow path for flowing a second liquid having a second viscosity having a viscosity different from the first viscosity. The first liquid flow path and the second liquid flow path are connected to each other, and a merging portion for merging the first liquid and the second liquid, and a first transport fluid flow for flowing the transport fluid. The path, the second transport fluid flow path for flowing the transport fluid, the confluence portion, the first transport fluid flow path, and the second transport fluid flow path are connected, and the first liquid and the said A generation unit for partitioning the second liquid with the transport fluid to generate a droplet-containing liquid in which droplets of the first liquid and the second liquid are dispersed in the transport fluid is connected to the generation unit. The first liquid flow path and the first transport fluid flow path are linear fluid handling devices passing through the confluence part and the generation part. The second liquid flow path and the second transport fluid flow path are arranged on one side when the The first transport fluid flow path and the second transport fluid flow path flow through the second transport fluid flow path when the droplet-containing liquid is generated. The flow rate of the transfer fluid is configured to be larger than the flow rate of the transfer fluid flowing through the first transfer fluid flow path.
本発明の流体取扱システムは、本発明の流体取扱装置と、前記第1液体流路内の前記第1液体と、前記第2液体流路内の前記第2液体と、前記第1搬送流体流路内の前記搬送流体と、前記第2搬送流体流路内の前記搬送流体とを前記液滴流路に向かって移動させる移動装置と、を有する。 The fluid handling system of the present invention includes the fluid handling apparatus of the present invention, the first liquid in the first liquid flow path, the second liquid in the second liquid flow path, and the first transport fluid flow. It has a moving device for moving the transport fluid in the path and the transport fluid in the second transport fluid flow path toward the droplet flow path.
本発明の液滴の製造方法は、本発明の流体取扱装置を使用した、第1液体および第2液体を搬送流体で区画して前記第1液体および前記第2液体の液滴が前記搬送流体中に分散した液滴含有液の製造方法であって、前記液滴含有液を生成するときに、第2搬送流体流路を流れる搬送流体の流量が第1搬送流体流路を流れる搬送流体の流量よりも多くなるように前記搬送流体を送液する。 In the method for producing droplets of the present invention, the first liquid and the second liquid are partitioned by a transport fluid using the fluid handling device of the present invention, and the droplets of the first liquid and the second liquid are the transport fluid. A method for producing a droplet-containing liquid dispersed therein, in which, when the droplet-containing liquid is generated, the flow rate of the transported fluid flowing through the second transport fluid flow path is the flow rate of the transport fluid flowing through the first transport fluid flow path. The conveyed fluid is fed so as to be larger than the flow rate.
本発明の流体取扱装置は、粘度の異なる2種類の液体を用いても、安定して液滴含有液を製造できる。 The fluid handling device of the present invention can stably produce a droplet-containing liquid even when two types of liquids having different viscosities are used.
以下、本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置、流体取扱システムおよび液滴含有液の製造方法について、図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the fluid handling apparatus, the fluid handling system, and the method for producing the droplet-containing liquid according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(流体取扱システムおよび流体取扱装置の構成)
図1は、本発明の実施の形態1に係る流体取扱システム100の構成を示す模式図である。なお、図1では、流体取扱装置110は断面で示している。図2A、Bは、流体取扱装置110および基板112の構成を示す図である。図2Aは、流体取扱装置110の平面図であり、図2Bは、基板112の底面図である。
(Configuration of fluid handling system and fluid handling device)
FIG. 1 is a schematic view showing the configuration of the
図1に示されるように、流体取扱システム100は、流体取扱装置110と、送液装置160とを有する。
As shown in FIG. 1, the
流体取扱装置110は、フィルム111および基板112から構成されており、基板112の一方の面にフィルム111が接合されている。フィルム111および基板112で囲まれた領域は、第1液体、第2液体、搬送流体、液滴含有液などを流すための流路となる。流体取扱装置110は、第1液体導入部121と、第1液体流路122と、第2液体導入部123と、第2液体流路124と、合流部125と、第1搬送流体導入部126と、第1搬送流体流路127と、第2搬送流体導入部128と、第2搬送流体流路129と、生成部130と、液滴流路131と、液滴回収部132とを有する。第1液体流路122および第1搬送流体流路127は、合流部125および生成部130を通る直線で流体取扱装置110を2つに区分けした場合に一方の側に配置されており、第2液体流路124および第2搬送流体流路129は、合流部125および生成部130を通る直線で流体取扱装置110を2つに区分けした場合に他方の側に配置されている。
The
第1液体は、液滴として選別したい液体、または、液滴内に封入して選別したい被選別物を含む液体である。第1液体の例には、細胞、タンパク質、または核酸などを含む液体が含まれる。また、第1液体は、上記の細胞、タンパク質、または核酸などなどの被選別物を分散させるための分散溶媒を含んでいてもよい。第1液体の第1粘度は、特に限定されない。第1液体の25℃で落急式粘度計(ヘップラーの落球原理に基づく方法)にて測定される第1粘度は、1.0〜3.0mPa・s程度である。 The first liquid is a liquid to be sorted as droplets or a liquid containing an object to be sorted by encapsulating the liquid in the droplets. Examples of the first liquid include liquids containing cells, proteins, nucleic acids and the like. In addition, the first liquid may contain a dispersion solvent for dispersing the subject to be sorted such as the above-mentioned cells, proteins, nucleic acids and the like. The first viscosity of the first liquid is not particularly limited. The first viscosity of the first liquid measured at 25 ° C. by a rapid drop viscometer (a method based on the falling ball principle of Heppler) is about 1.0 to 3.0 mPa · s.
第2液体は、第1粘度よりも高い第2粘度である。第2液体は、第1液体とともに液滴として選別したい液体、または、液滴内に封入して選別したい被選別物を含む液体である。第2液体の例には、磁性ビーズ、界面活性剤、密度調整液、細胞、核酸、などを含む液体が含まれる。また、第2液体は、磁性ビーズ、蛍光ビーズ、など被選別物を分散させるための分散溶媒を含んでいてもよい。第2液体の第2粘度は、第1粘度よりも高ければ、特に限定されない。第2液体の25℃で落急式粘度計(ヘップラーの落球原理に基づく方法)にて測定される第2粘度は、1.5〜3.0mPa・s程度である。 The second liquid has a second viscosity higher than the first viscosity. The second liquid is a liquid to be sorted as droplets together with the first liquid, or a liquid containing an object to be sorted by encapsulating the liquid in the droplets. Examples of the second liquid include liquids containing magnetic beads, surfactants, density control liquids, cells, nucleic acids, and the like. Further, the second liquid may contain a dispersion solvent for dispersing the object to be sorted, such as magnetic beads and fluorescent beads. The second viscosity of the second liquid is not particularly limited as long as it is higher than the first viscosity. The second viscosity of the second liquid measured at 25 ° C. with a rapid drop viscometer (a method based on Heppler's falling ball principle) is about 1.5 to 3.0 mPa · s.
搬送流体は、サンプルに衝突することでサンプルを区画する。搬送流体の例には、オイルが含まれる。オイルの例には、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が含まれる。 The transport fluid separates the sample by colliding with the sample. Examples of transport fluids include oil. Examples of oils include various oils that are liquid at room temperature, such as mineral oil and silicone oil.
基板112は、透明な略矩形の樹脂基板である。基板112の厚さは、特に限定されないが、例えば1〜10mmである。基板112の材料は、特に限定されず、公知の樹脂およびガラスから適宜選択されうる。基板112の材料の例には、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、ポリエチレンおよび、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーが含まれる。
The
基板112には、複数の流路溝と、複数の貫通孔が形成されている。基板112には、第1貫通孔141と、第1液体流路溝142と、第2貫通孔143と、第2液体流路溝144と、合流部溝145と、第3貫通孔146と、第1搬送流体流路溝147と、第4貫通孔148と、第2搬送流体流路溝149と、生成溝150と、液滴流路溝151と、第5貫通孔152とが形成されている。基板112の第1液体流路溝142と、第2液体流路溝144と、合流部溝145と、第1搬送流体流路溝147と、第2搬送流体流路溝149と、生成溝150と、液滴流路溝151とが形成されている面には、フィルム111が接合されている。基板112にフィルム111が接合されることにより、第1貫通孔141は第1液体導入部121となり、第1液体流路溝142は第1液体流路122となり、第2貫通孔143は第2液体導入部123となり、第2液体流路溝144は第2液体流路124となり、第3貫通孔146は第1搬送流体導入部126となり、第1搬送流体流路溝147は第1搬送流体流路127となり、第4貫通孔148は第2搬送流体導入部128となり、第2搬送流体流路溝149は第2搬送流体流路129となり、生成溝150は生成部130となり、液滴流路溝151は液滴流路131となり、第5貫通孔152は液滴回収部132となる。
The
フィルム111は、透明な略矩形の樹脂製のフィルムである。フィルム111の厚みは、例えば30μm以上300μm以下である。また、フィルム111の材料も、特に限定されない。フィルム111の材料は、公知の樹脂から適宜選択されうる。フィルム111の材料の例には、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、ポリエチレン及び、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマーなどが含まれる。フィルム111は、例えば熱圧着やレーザ溶着、接着剤などにより基板112に接合される。
The
第1液体導入部121は、第1液体流路122の上流端に接続されており、かつ外部に開放された有底の凹部である。第1液体導入部121は、基板112に形成されている第1貫通孔141と、第1貫通孔141の一方の開口部を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第1液体導入部121の形状および大きさは、特に限定されず、必要に応じて適宜設計されうる。本実施の形態では、第1液体導入部121の形状は、略円柱形状である。また、本実施の形態では、第1液体導入部121の直径は、2mm程度である。
The first
第1液体流路122は、第1液体導入部121と合流部125とを繋ぐ流路である。第1液体流路122は、基板112に形成されている第1液体流路溝142と、第1液体流路溝142を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第1液体流路122の構造は、第1液体を適切に流すことができれば特に制限されない。
The first
第1液体流路122の断面の形状は、特に制限されず、半円状や矩形状、円形状など、いずれの形状でもよい。第1液体流路122の断面の大きさも、特に制限されない。「流路の断面」とは、流路の流れ方向に直交する向きの断面を意味する。本実施の形態では、第1液体流路122は、幅が0.055mmであり、流路深さが0.05mmであり、流路長さが13mmである。
The shape of the cross section of the first
第2液体導入部123は、第2液体流路124の上流端に接続されており、かつ外部に開放された有底の凹部である。第2液体導入部123は、基板112に形成されている第2貫通孔143と、第2貫通孔143の一方の開口部を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第2液体導入部123の形状および大きさなどは、第1液体導入部と同じであるため、その説明を省略する。
The second
第2液体流路124は、第2液体導入部123と合流部125とを繋ぐ流路である。第2液体流路124は、基板112に形成されている第2液体流路溝144と、第2液体流路溝144を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第2液体流路124の構造は、第2液体を適切に流すことができれば特に制限されない。本実施の形態では、第2液体流路124は、幅が0.055mmであり、流路深さが0.05mmであり、流路長さが13mmである。
The second
合流部125は、第1液体流路122および第2液体流路124の下流端が接続されており、第1液体および第2液体を合流させ、合流した液体を生成部130に送る。合流部125は、基板112に形成されている合流部溝145と、合流部溝145の開口部を覆うように配置されたフィルム111とから構成されている。合流部125の下流端は、生成部130に接続されている。
The merging
第1搬送流体導入部126は、第1搬送流体流路127の上流端に接続され、かつ外部に開放された有底の凹部である。第1搬送流体導入部126は、搬送流体を流体取扱装置110内に導入するための導入口である。第1搬送流体導入部126は、基板112に形成されている第3貫通孔146と、第3貫通孔146の一方の開口部を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第1搬送流体導入部126の形状および大きさは、特に限定されず、必要に応じて適宜設計されうる。本実施の形態では、第1搬送流体導入部126の形状は、略円柱形状である。また、本実施の形態では、第1搬送流体導入部126の直径は、2mm程度である。
The first transport
第1搬送流体流路127は、第1搬送流体導入部126と生成部130とを繋ぎ、第1搬送流体導入部126に導入された搬送流体を流すための流路である。第1搬送流体流路127は、基板112に形成されている第1搬送流体流路溝147と、第1搬送流体流路溝147を閉塞しているフィルム111とから構成されている。本実施の形態では、第1搬送流体流路127は、幅が0.1mmであり、流路深さが0.05mmであり、流路長さが40mmである。
The first transport
第2搬送流体導入部128は、第2搬送流体流路129の上流端に接続され、かつ外部に開放された有底の凹部である。第2搬送流体導入部128は、搬送流体を流体取扱装置110内に導入するための導入口である。第2搬送流体導入部128は、基板112に形成されている第4貫通孔148と、第4貫通孔148の一方の開口部を閉塞しているフィルム111とから構成されている。第2搬送流体導入部128の形状および大きさは、第1搬送流体導入部126と同じであるため、その説明を省略する。
The second transport
第2搬送流体流路129は、第2搬送流体導入部128と生成部130とを繋ぎ、第2搬送流体導入部128に導入された搬送流体を流すための流路である。第2搬送流体流路129は、基板112に形成されている第2搬送流体流路溝149と、第2搬送流体流路溝149を閉塞しているフィルム111とから構成されている。本実施の形態では、第2搬送流体流路129は、幅が0.1mmであり、流路深さが0.05mmであり、流路長さが36mmである。第2搬送流体流路129は、第1搬送流体流路127より、流量が10%増量した場合の設計値とした。
The second transport
生成部130は、搬送流体中に第1液体および第2液体の液滴を生成するための領域である。生成部130は、合流部125と、第1液体流路122と、第2液体流路124と、第1搬送流体流路127と、第2搬送流体流路129と、液滴流路131とを接続するように配置されている。生成部130では、合流部125で合流した第1液体および第2液体が、第1搬送流体流路127および第2搬送流体流路129から流入する搬送流体によって液滴状に区画され液滴含有液が生成される。生成された液滴含有液は、液滴流路131に送られる。
The
液滴流路131は、生成部130の下流端と液滴回収部132とを繋ぎ、生成された液滴含有液を流す流路である。液滴流路131の液滴含有液が流れる方向に直交する方向における断面積は、液滴の大きさよりも大きければ特に限定されない。液滴流路131を流れる液滴含有液は、液滴回収部132に送られる。
The
液滴回収部132は、液滴流路131の下流端に接続されており、かつ外部に開放された有底の凹部である。液滴回収部132は、基板112に形成されている第5貫通孔152と、第5貫通孔152の一方の開口部を閉塞しているフィルム111とから構成されている。液滴回収部132の形状および大きさは、特に限定されず、必要に応じて適宜設計されうる。本実施の形態では、液滴回収部132の形状は、略円柱形状である。また、本実施の形態では、液滴回収部132の幅は、2mm程度である。液滴回収部132には、送液装置160が接続されている。
The
送液装置160は、第1液体流路122に流れる第1液体と、第2液体流路124に流れる第2液体と、第1搬送流体流路127に流れる搬送流体と、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体とを液滴流路131に向かって移動させる装置である。送液装置160は、いわゆる減圧装置でもよいし、加圧装置でもよい。送液装置160が減圧装置の場合、液滴流路131を負圧にすることにより、第1液体流路122に流れる第1液体と、第2液体流路124に流れる第2液体と、第1搬送流体流路127に流れる搬送流体と、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体とを液滴流路131に向かって移動させる。送液装置160が加圧装置の場合、第1液体流路122と、第2液体流路124と、第1搬送流体流路127と、第2搬送流体流路129とを加圧にすることにより、第1液体流路122に流れる第1液体と、第2液体流路124に流れる第2液体と、第1搬送流体流路127に流れる搬送流体と、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体とを液滴流路131に向かって移動させる。本実施の形態では、送液装置160は、減圧装置である。送液装置160は、蓋部161と、接続管162と、吸引ポンプ163とを有する。
The
蓋部161は、液滴回収部132に接続されており、液滴回収部132の開口部を塞ぐ。蓋部161には接続管162が接続されている。
The
接続管162は、蓋部161と、吸引ポンプ163とを接続する。接続管162の上流端には蓋部161が接続されており、下流端には吸引ポンプ163が接続されている。
The connecting
吸引ポンプ163は、液滴回収部132内を負圧に制御する。吸引ポンプ163の構成は、上記の発揮できれば特に限定されない。吸引ポンプ163は、例えばシリンジポンプである。
The
(流体取扱システムの使用方法)
ここで、上述した流体取扱システム100の使用方法について説明する。まず、流体取扱装置110の第1液体導入部121に第1液体を導入し、第2液体導入部123に第2液体を導入し、第1搬送流体導入部126に搬送流体を導入し、第2搬送流体導入部128に搬送流体を導入する。このとき、第1液体導入部121、第2液体導入部123、第1搬送流体導入部126および第2搬送流体導入部128は開放されているが、第1液体流路122の上流端は第1液体により塞がれており、第2液体流路124の上流端は第2液体により塞がれており、第1搬送流体流路127の上流端は搬送流体により塞がれており、第2搬送流体流路129の上流端は搬送流体により塞がれている。次いで、液滴回収部132を蓋部161で閉塞する。これにより、流体取扱装置110内の流路を密閉する。最後に、吸引ポンプ163を駆動させて、液滴流路131の内部を負圧にする。第1液体が第1液体流路122を流れるとともに、第2液体が第2液体流路124を流れる。さらに、搬送流体が第1搬送流体流路127を流れるとともに、搬送流体が第2搬送流体流路129を流れる。これにより、第1液体および第2液体が生成部130に流れ込むとともに、搬送流体が生成部130に流れ込む。そして、生成部130で搬送流体に第1液体および第2液体の液滴が分散された液滴含有液が生成される。生成された液滴含有液は、液滴流路131を流れ、液滴回収部132に流れ込む。
(How to use the fluid handling system)
Here, a method of using the above-mentioned
図3A、Bは、本実施の形態に係る流体取扱システムの効果を説明するための図である。図3Aは、液滴含有液が適切に生成されなかった場合の模式図であり、図3Bは、液滴含有液が適切に生成された場合の模式図である。前述したように、第1液体の第1粘度と第2液体の第2粘度とが異なる(本実施の形態では、第2粘度が第1粘度よりも高いため、第1搬送流体流路127から生成部130に流れ込む搬送流体の流量と、第2搬送流体流路129から生成部130に流れ込む搬送流体の流量とが同じ場合、粘度の高い第2液体が流路の内壁に接触してしまい、液体の液滴が適切に生成されないことがある(図3A参照)。本実施の形態では、このとき、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体の流量は、第1搬送流体流路127を流れる搬送流体の流量より多くなるように設定されている。なお、本実施の形態では、送液装置160が減圧装置であるため、第1搬送流体流路127の断面積を、第2搬送流体流路129の断面積よりも大きくして、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体の流量が第1搬送流体流路127を流れる搬送流体の流量より多くなるようにしている。これにより、第2搬送流体流路129を流れる搬送流体が第2液体および第1液体を流路の側壁から離すように流れるため、安定して液滴含有液を生成できる(図3B参照)。
3A and 3B are diagrams for explaining the effect of the fluid handling system according to the present embodiment. FIG. 3A is a schematic view when the droplet-containing liquid is not properly generated, and FIG. 3B is a schematic diagram when the droplet-containing liquid is appropriately generated. As described above, the first viscosity of the first liquid and the second viscosity of the second liquid are different (in the present embodiment, since the second viscosity is higher than the first viscosity, from the first transport
なお、送液装置160が加圧装置の場合には、第1搬送流体流路127の下流端の断面積および第2搬送流体流路129の下流端の断面積が同じであっても、第2搬送流体流路129の内部の圧力を第1搬送流体流路127の内部の圧力よりも高くすることで、第2搬送流体流路129に流れる搬送流体の流量を、第1搬送流体流路127を流れる搬送流体の流量より多くなるようにできる。
When the
(効果)
以上のように本発明によれば、粘度の異なる2種類の液体を用いても、サンプルを搬送流体で分断してサンプルの液滴が搬送流体中に分散した液滴含有液を安定して製造できる。
(effect)
As described above, according to the present invention, even if two kinds of liquids having different viscosities are used, the sample is divided by the transport fluid to stably produce a droplet-containing liquid in which the droplets of the sample are dispersed in the transport fluid. can.
なお、本実施の形態では、合流部125が生成部130に接続している形態を記載したが、合流部125および生成部130が一体として形成されていてもよい。この場合、生成部130には、第1液体流路122と、第2液体流路124と、第1搬送流体流路127と、第2搬送流体流路129と、液滴流路131とが接続される。
In the present embodiment, the
本発明の流体取扱装置、および流体取扱方法は、例えば、臨床検査や食物検査、環境検査等に適用可能である。 The fluid handling device and the fluid handling method of the present invention can be applied to, for example, clinical tests, food tests, environmental tests, and the like.
100 流体取扱システム
110 流体取扱装置
111 フィルム
112 基板
121 第1液体導入部
122 第1液体流路
123 第2液体導入部
124 第2液体流路
125 合流部
126 第1搬送流体導入部
127 第1搬送流体流路
128 第2搬送流体導入部
129 第2搬送流体流路
130 生成部
131 液滴流路
132 液滴回収部
141 第1貫通孔
142 第1液体流路溝
143 第2貫通孔
144 第2液体流路溝
145 合流部溝
146 第3貫通孔
147 第1搬送流体流路溝
148 第4貫通孔
149 第2搬送流体流路溝
150 生成溝
151 液滴流路溝
152 第5貫通孔
160 送液装置
161 蓋部
162 接続管
163 吸引ポンプ
100
Claims (6)
前記第1粘度と異なる粘度の第2粘度の第2液体を流すための第2液体流路と、
前記第1液体流路と、前記第2液体流路とが接続され、前記第1液体および前記第2液体を合流させるための合流部と、
搬送流体を流すための第1搬送流体流路と、
前記搬送流体を流すための第2搬送流体流路と、
前記合流部と、前記第1搬送流体流路と、前記第2搬送流体流路とが接続され、前記第1液体および前記第2液体を前記搬送流体で区画して前記第1液体および前記第2液体の液滴が前記搬送流体中に分散した液滴含有液を生成するための生成部と、
前記生成部に接続され、前記液滴含有液を流すための液滴流路と、
を有し、
前記第1液体流路および前記第1搬送流体流路は、前記合流部および前記生成部を通る直線で流体取扱装置を2つに区分けした場合に一方の側に配置されており、
前記第2液体流路および前記第2搬送流体流路は、前記合流部および前記生成部を通る直線で流体取扱装置を2つに区分けした場合に他方の側に配置されており、
前記第1搬送流体流路および前記第2搬送流体流路は、前記液滴含有液を生成するときに前記第2搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量が前記第1搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量よりも多くなるように構成されている、
流体取扱装置。 A first liquid flow path for flowing a first liquid having a first viscosity,
A second liquid flow path for flowing a second liquid having a second viscosity having a viscosity different from that of the first viscosity,
A confluence portion for connecting the first liquid flow path and the second liquid flow path and merging the first liquid and the second liquid.
The first transport fluid flow path for flowing the transport fluid and
A second transport fluid flow path for flowing the transport fluid and
The merging portion, the first transport fluid flow path, and the second transport fluid flow path are connected, and the first liquid and the second liquid are partitioned by the transport fluid, and the first liquid and the first liquid are divided. 2 A generation unit for generating a droplet-containing liquid in which liquid droplets are dispersed in the transport fluid, and
A droplet flow path connected to the generation unit and for flowing the droplet-containing liquid,
Have,
The first liquid flow path and the first transport fluid flow path are arranged on one side when the fluid handling device is divided into two by a straight line passing through the merging part and the generating part.
The second liquid flow path and the second transport fluid flow path are arranged on the other side when the fluid handling device is divided into two by a straight line passing through the merging part and the generating part.
In the first transport fluid flow path and the second transport fluid flow path, the flow rate of the transport fluid flowing through the second transport fluid flow path when the droplet-containing liquid is generated is the flow rate of the first transport fluid flow path. It is configured to be greater than the flow rate of the transport fluid flowing.
Fluid handling device.
前記第2液体流路の上流端に接続された第2液体導入部と、
前記第1搬送流体流路の上流端に接続された第1搬送流体導入部と、
前記第2搬送流体流路の上流端に接続された第2搬送流体導入部と、
前記液滴流路の下流端に接続された液滴回収部と、
をさらに有する、
請求項1に記載の流体取扱装置。 With the first liquid introduction part connected to the upstream end of the first liquid flow path,
A second liquid introduction portion connected to the upstream end of the second liquid flow path,
The first transport fluid introduction unit connected to the upstream end of the first transport fluid flow path,
A second transport fluid introduction unit connected to the upstream end of the second transport fluid flow path,
A droplet collection unit connected to the downstream end of the droplet flow path,
Have more,
The fluid handling device according to claim 1.
前記第1液体流路内の前記第1液体と、前記第2液体流路内の前記第2液体と、前記第1搬送流体流路内の前記搬送流体と、前記第2搬送流体流路内の前記搬送流体とを前記液滴流路に向かって移動させる移動装置と、
を有する、
流体取扱システム。 The fluid handling device according to claim 1 or 2.
The first liquid in the first liquid flow path, the second liquid in the second liquid flow path, the transfer fluid in the first transfer fluid flow path, and the second transfer fluid flow path. A moving device that moves the transport fluid of the above toward the droplet flow path, and
Have,
Fluid handling system.
前記液滴含有液を生成するときに、前記第2搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量が前記第1搬送流体流路を流れる前記搬送流体の流量よりも多くなるように前記搬送流体を送液する、
液滴含有液の製造方法。 Using the fluid handling device according to claim 1 or 2, the first liquid and the second liquid are partitioned by the transport fluid, and the droplets of the first liquid and the second liquid are the transport fluid. A method for producing a droplet-containing liquid dispersed therein.
When the droplet-containing liquid is generated, the transport fluid is applied so that the flow rate of the transport fluid flowing through the second transport fluid flow path is larger than the flow rate of the transport fluid flowing through the first transport fluid flow path. Send liquid,
A method for producing a droplet-containing liquid.
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003181255A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-02 | Minolta Co Ltd | Microchip, inspection device using microchip and mixing method |
JP2007044678A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Canon Inc | Method for implementing chemical reaction |
JP2009166039A (en) * | 2009-03-11 | 2009-07-30 | Tosoh Corp | Fine particle manufacturing apparatus |
JP2010139491A (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Canon Inc | Method for measuring temperature of reaction liquid, apparatus for measuring temperature of reaction liquid, apparatus for adjusting temperature of reaction liquid, and apparatus for bringing genes into amplification reaction |
JP2014518768A (en) * | 2011-05-23 | 2014-08-07 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | Emulsion control including multiple emulsions |
US20180353963A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Gopakumar Kamalakshakurup | High-efficiency encapsulation in droplets based on hydrodynamic vortices control |
-
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003181255A (en) * | 2001-12-21 | 2003-07-02 | Minolta Co Ltd | Microchip, inspection device using microchip and mixing method |
JP2007044678A (en) * | 2005-08-12 | 2007-02-22 | Canon Inc | Method for implementing chemical reaction |
JP2010139491A (en) * | 2008-12-15 | 2010-06-24 | Canon Inc | Method for measuring temperature of reaction liquid, apparatus for measuring temperature of reaction liquid, apparatus for adjusting temperature of reaction liquid, and apparatus for bringing genes into amplification reaction |
JP2009166039A (en) * | 2009-03-11 | 2009-07-30 | Tosoh Corp | Fine particle manufacturing apparatus |
JP2014518768A (en) * | 2011-05-23 | 2014-08-07 | プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ | Emulsion control including multiple emulsions |
US20180353963A1 (en) * | 2017-06-09 | 2018-12-13 | Gopakumar Kamalakshakurup | High-efficiency encapsulation in droplets based on hydrodynamic vortices control |
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