JP2021162548A - Fluid handling device - Google Patents

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誠一郎 鈴木
Seiichiro Suzuki
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Abstract

To provide a fluid handling device which can generate a droplet more stably.SOLUTION: The fluid handling device includes: a sample flow path for flowing a sample; a dispersion medium flow path for flowing a dispersion medium; a dispersion liquid generation unit connected to the sample flow path and to the dispersion medium flow path, the dispersion liquid generation unit generating a dispersion liquid in which droplets of the sample obtained by breaking the sample by the dispersion medium are dispersed in the dispersion medium; and a dispersion liquid flow path connected to the dispersion liquid generation unit. The dispersion liquid generation unit has a protrusion.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、流体取扱装置に関する。 The present invention relates to a fluid handling device.

臨床検査や食物検査、環境検査等では、細胞や、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の微小な液滴を生成し、これを観察したり分析したりする手法がある。 In clinical tests, food tests, environmental tests, etc., high-precision analysis of cells and trace amounts of objects to be analyzed such as proteins and nucleic acids may be required. As one of the methods for analyzing a small amount of an object to be analyzed, a method of generating minute droplets having a diameter of 0.1 to 1000 μm from a liquid containing the object to be analyzed and observing or analyzing the droplets is used. be.

液滴は、流れるサンプルに対して分散媒(例えばオイル)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生成することができる。たとえば、特許文献1はマイクロチャンネル中を流れる連続相に対し、分散相を交差する向きで排出し、液滴を生成する方法を開示している。 The droplets can be generated by flowing a dispersion medium (for example, oil) so as to sandwich the flowing sample and dividing the flowing sample. For example, Patent Document 1 discloses a method of generating droplets by discharging a continuous phase flowing through a microchannel in a direction in which a dispersed phase intersects with each other.

国際公開第2002/068104号International Publication No. 2002/068104

図1は特許文献1に示されるような装置で液滴が生成される様子を示す。図1では、サンプル流路112を流れてきたサンプルを、分散媒流路114を流れてきた分散媒で分断して液滴が生成している。ここで液滴を生成する装置(流体取扱装置)では一般に液滴を安定的に生成することが求められる。 FIG. 1 shows how droplets are generated by an apparatus as shown in Patent Document 1. In FIG. 1, a sample flowing through the sample flow path 112 is divided by the dispersion medium flowing through the dispersion medium flow path 114 to generate droplets. Here, in a device for generating droplets (fluid handling device), it is generally required to stably generate droplets.

しかし、特許文献1に示されるような装置では、例えば、図2に示されるように、サンプル流路112を流れるサンプルに対して、分散媒流路114を流れる分散媒を挟み混むように流してもサンプルが分断されず、サンプルが流路の壁面を層流となって流れて液滴を生成しないことがある。特に、サンプルの粘度が高いときにこのようにサンプルが壁面を層流となって流れてしまうことが多い。 However, in an apparatus as shown in Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 2, the dispersion medium flowing through the dispersion medium flow path 114 is flowed so as to be sandwiched between the samples flowing through the sample flow path 112. However, the sample may not be divided and the sample may flow as a laminar flow on the wall surface of the flow path without forming droplets. In particular, when the viscosity of the sample is high, the sample often flows as a laminar flow on the wall surface in this way.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、より安定的に液滴を生成することができる流体取扱装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluid handling device capable of generating droplets more stably.

本発明は、以下の流体取扱装置を提供する。
サンプルを流すためのサンプル流路と、分散媒を流すための分散媒流路と、前記サンプル流路および前記分散媒流路に接続され、前記サンプルを前記分散媒で分断して前記サンプルの液滴が前記分散媒中に分散した分散液を生成するための分散液生成部と、前記分散液生成部に接続された分散液流路と、を有し、前記分散液生成部は突起を有する、流体取扱装置。
The present invention provides the following fluid handling devices.
A sample flow path for flowing a sample, a dispersion medium flow path for flowing a dispersion medium, and the sample flow path and the dispersion medium flow path are connected, and the sample is divided by the dispersion medium to divide the sample liquid. It has a dispersion liquid generation unit for generating a dispersion liquid in which droplets are dispersed in the dispersion medium, and a dispersion liquid flow path connected to the dispersion liquid generation unit, and the dispersion liquid generation unit has protrusions. , Liquid handling equipment.

本発明によれば、より安定的に液滴を生成することができる流体取扱装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a fluid handling device capable of generating droplets more stably.

図1は従来の流体取扱装置において液滴が生成される様子を示す。FIG. 1 shows how droplets are generated in a conventional fluid handling device. 図2は従来の流体取扱装置においてサンプルが層流となり、液滴が生成されない様子を示す。FIG. 2 shows a state in which a sample becomes a laminar flow in a conventional fluid handling device and droplets are not generated. 図3Aは本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置の平面図であり、図3Bは図3Aに示すB−B線の断面図である。FIG. 3A is a plan view of the fluid handling device according to the embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 3A. 図4は本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置の基板の底面図である。FIG. 4 is a bottom view of the substrate of the fluid handling device according to the embodiment of the present invention. 図5は本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置において液滴が生成される様子を示す。FIG. 5 shows how droplets are generated in the fluid handling device according to the embodiment of the present invention. 図6A〜Iは突起の形状の例を示す図である。6A to 6I are views showing an example of the shape of the protrusion.

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。なお、図面に示されている寸法または寸法の比率は、説明をわかりやすくするため、実際の寸法または寸法の比率とは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the dimensions or dimensional ratios shown in the drawings may differ from the actual dimensions or dimensional ratios for the sake of clarity.

(流体取扱装置)
本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置100の平面図を図3Aに示し、図3Aに示すB−B線の断面図を図3Bに示す。また、流体取扱装置100の基板101の底面図を図4に示し、分散液生成部115の拡大図を図5に示す。
(Fluid handling device)
A plan view of the fluid handling device 100 according to the embodiment of the present invention is shown in FIG. 3A, and a cross-sectional view taken along the line BB shown in FIG. 3A is shown in FIG. 3B. Further, a bottom view of the substrate 101 of the fluid handling device 100 is shown in FIG. 4, and an enlarged view of the dispersion liquid generation unit 115 is shown in FIG.

本発明の一実施の形態に係る流体取扱装置100は、図3Bに示すように、溝および貫通孔を形成された基板101と、溝および貫通孔の開口部を塞ぐように基板101の一方の面に接合されたフィルム102とにより構成される。図3A〜図5に示すように、流体取扱装置100は、サンプル導入部111、サンプル流路112、分散媒導入部113、分散媒流路114、分散液生成部115、分散液流路117、分散液回収部118を有する。この後説明するように、分散液生成部115は突起116を有する。なお、サンプル導入部111、分散媒導入部113、分散液回収部118は任意の構成要素である。以下、各構成要素について、流体の流れに沿うように説明する。 As shown in FIG. 3B, the fluid handling device 100 according to the embodiment of the present invention is one of the substrate 101 in which the groove and the through hole are formed and the substrate 101 so as to close the opening of the groove and the through hole. It is composed of a film 102 bonded to a surface. As shown in FIGS. 3A to 5, the fluid handling device 100 includes a sample introduction unit 111, a sample flow path 112, a dispersion medium introduction unit 113, a dispersion medium flow path 114, a dispersion liquid generation unit 115, and a dispersion liquid flow path 117. It has a dispersion liquid recovery unit 118. As will be described later, the dispersion liquid generation unit 115 has protrusions 116. The sample introduction unit 111, the dispersion medium introduction unit 113, and the dispersion liquid recovery unit 118 are arbitrary components. Hereinafter, each component will be described so as to follow the flow of the fluid.

サンプル導入部111はサンプルを流体取扱装置100内に導入するための導入口である。本実施の形態では、サンプル導入部111は、基板101に形成された貫通孔とこの貫通孔の一方の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。サンプル導入部111の構造は、サンプル流路112にサンプルを導入することができれば特に制限されない。本実施の形態では、サンプル導入部111は2つあり、サンプルを受け入れることができる有底の凹部である。また、サンプル導入部111の形状も特に制限されない。本実施の形態では、サンプル導入部111の形状は、円柱形状である。 The sample introduction unit 111 is an introduction port for introducing a sample into the fluid handling device 100. In the present embodiment, the sample introduction portion 111 is composed of a through hole formed in the substrate 101 and a film 102 that closes one opening of the through hole. The structure of the sample introduction unit 111 is not particularly limited as long as the sample can be introduced into the sample flow path 112. In the present embodiment, there are two sample introduction portions 111, which are bottomed recesses capable of receiving a sample. Further, the shape of the sample introduction portion 111 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the sample introduction portion 111 is a cylindrical shape.

サンプル流路112は、サンプル導入部111に接続されており、サンプル導入部111に導入されたサンプルを流すための流路である。本実施の形態では、サンプル流路112は、基板101に形成された溝とこの溝の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。サンプル流路112の構造は、サンプル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、サンプル流路112は2つあり、流体取扱装置100の長手方向および短手方向に延在する流路である。サンプル流路112の上流端はサンプル導入部111に接続され、下流端は分散液生成部115に接続される。また、本実施の形態では、2つのサンプル流路112が途中で合流し、合流したサンプル流路112が分散液生成部115に接続されている。 The sample flow path 112 is connected to the sample introduction unit 111 and is a flow path for flowing the sample introduced into the sample introduction unit 111. In the present embodiment, the sample flow path 112 is composed of a groove formed in the substrate 101 and a film 102 that closes the opening of the groove. The structure of the sample flow path 112 is not particularly limited as long as the sample can flow appropriately. In the present embodiment, there are two sample flow paths 112, which are flow paths extending in the longitudinal direction and the lateral direction of the fluid handling device 100. The upstream end of the sample flow path 112 is connected to the sample introduction unit 111, and the downstream end is connected to the dispersion liquid generation unit 115. Further, in the present embodiment, the two sample flow paths 112 are merged in the middle, and the merged sample flow paths 112 are connected to the dispersion liquid generation unit 115.

サンプル流路112の断面の形状は、特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。サンプル流路112の断面の大きさも、特に制限されない。なお、本明細書において「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。 The shape of the cross section of the sample flow path 112 is not particularly limited, and may be any shape such as a semicircular shape, a rectangular shape, or a circular shape. The size of the cross section of the sample flow path 112 is also not particularly limited. In the present specification, the "cross section of the flow path" means a cross section in a direction orthogonal to the flow direction of the flow path.

なお、上記では、流体取扱装置100が2つのサンプル導入部111および2つのサンプル流路112を有する場合を説明したが、サンプル導入部111およびサンプル流路112の数は、サンプルを流すことができれば特に制限されず、例えばそれぞれ1つであってもよい。 In the above description, the case where the fluid handling device 100 has two sample introduction units 111 and two sample flow paths 112 has been described, but the number of sample introduction units 111 and sample flow paths 112 can be increased as long as the sample can flow. It is not particularly limited, and may be, for example, one for each.

分散媒導入部113は、分散媒(例えばオイル)を流体取扱装置100内に導入するための導入口である。本実施の形態では、流体取扱装置100には2つの分散媒導入部113が設けられており、各分散媒導入部113は、基板101に形成された貫通孔とこの貫通孔の一方の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。分散媒導入部113の構造は、分散媒流路114に分散媒を導入することができれば特に制限されない。本実施の形態では、分散媒導入部113は、分散媒を受け入れることができる有底の凹部である。また、分散媒導入部113の形状も特に制限されない。本実施の形態では、分散媒導入部113の形状は、円柱形状である。 The dispersion medium introduction unit 113 is an introduction port for introducing the dispersion medium (for example, oil) into the fluid handling device 100. In the present embodiment, the fluid handling device 100 is provided with two dispersion medium introduction portions 113, and each dispersion medium introduction portion 113 has a through hole formed in the substrate 101 and one opening of the through hole. It is composed of a film 102 that closes the surface. The structure of the dispersion medium introduction unit 113 is not particularly limited as long as the dispersion medium can be introduced into the dispersion medium flow path 114. In the present embodiment, the dispersion medium introduction unit 113 is a bottomed recess that can receive the dispersion medium. Further, the shape of the dispersion medium introducing portion 113 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the dispersion medium introduction portion 113 is a cylindrical shape.

分散媒流路114は、分散媒導入部113に接続されており、分散媒導入部113に導入された分散媒(例えばオイル)を流すための流路である。本実施の形態では、流体取扱装置100には2つの分散媒流路114が設けられており、各分散媒流路114は、基板101に形成された溝とこの溝の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。本実施の形態では、分散媒流路114は、流体取扱装置100の短手方向に延在する流路である。一方の分散媒流路114の上流端は一方の分散媒導入部113に接続し、下流端は分散液生成部115に接続される。また、他方の分散媒流路114の上流端は他方の分散媒導入部113に接続し、下流端は分散液生成部115に接続される。 The dispersion medium flow path 114 is connected to the dispersion medium introduction unit 113, and is a flow path for flowing the dispersion medium (for example, oil) introduced into the dispersion medium introduction unit 113. In the present embodiment, the fluid handling device 100 is provided with two dispersion medium flow paths 114, and each dispersion medium flow path 114 is a film 102 that closes a groove formed in the substrate 101 and an opening of the groove. Consists of. In the present embodiment, the dispersion medium flow path 114 is a flow path extending in the lateral direction of the fluid handling device 100. The upstream end of one dispersion medium flow path 114 is connected to one dispersion medium introduction unit 113, and the downstream end is connected to the dispersion liquid generation unit 115. Further, the upstream end of the other dispersion medium flow path 114 is connected to the other dispersion medium introduction unit 113, and the downstream end is connected to the dispersion liquid generation unit 115.

分散媒流路114の断面の形状は特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。分散媒流路114の断面の大きさも、特に制限されない。 The shape of the cross section of the dispersion medium flow path 114 is not particularly limited, and may be any shape such as a semicircular shape, a rectangular shape, or a circular shape. The size of the cross section of the dispersion medium flow path 114 is also not particularly limited.

なお、上記では、流体取扱装置100が2つの分散媒導入部113および2つの分散媒流路114を有する場合を説明したが、分散媒導入部113および分散媒流路114の数は、サンプルを分断できれば特に制限されず、例えばそれぞれ1つであってもよい。 In the above description, the case where the fluid handling device 100 has two dispersion medium introduction units 113 and two dispersion medium flow paths 114 has been described, but the number of the dispersion medium introduction units 113 and the dispersion medium flow paths 114 is based on the sample. There is no particular limitation as long as it can be divided, and for example, each may be one.

分散液生成部115は、サンプル流路112および分散媒流路114に接続され、サンプル流路112を流れるサンプルを分散媒流路114を流れてきた分散媒で分断して、サンプルの液滴が分散媒中に分散した分散液を生成する。分散液生成部115は、サンプル流路112に対して分散媒流路114が接続することで構成される。本実施の形態では、サンプル流路112の左右両側から分散媒流路114が接続しており、サンプル流路112を流れるサンプルが左右両側から流れてきた分散媒で分断されることで、サンプルの液滴が生成される(図5参照)。 The dispersion liquid generation unit 115 is connected to the sample flow path 112 and the dispersion medium flow path 114, and divides the sample flowing through the sample flow path 112 by the dispersion medium flowing through the dispersion medium flow path 114 to generate droplets of the sample. A dispersion liquid dispersed in a dispersion medium is produced. The dispersion liquid generation unit 115 is configured by connecting the dispersion medium flow path 114 to the sample flow path 112. In the present embodiment, the dispersion medium flow paths 114 are connected from the left and right sides of the sample flow path 112, and the sample flowing through the sample flow path 112 is divided by the dispersion medium flowing from both the left and right sides, so that the sample can be sampled. Droplets are generated (see FIG. 5).

分散液生成部115におけるサンプル流路112の開口部(サンプル流路112の下流端)の大きさは、液滴の大きさに影響を及ぼし、一般に、液滴の直径は、サンプル流路112のサンプル流路112の開口部と略同じとなる。このため、サンプル流路112の開口部の大きさ(深さおよび幅)は、液滴の所望の直径に応じて適宜選択される。 The size of the opening (downstream end of the sample flow path 112) of the sample flow path 112 in the dispersion liquid generation unit 115 affects the size of the droplet, and in general, the diameter of the droplet is the diameter of the sample flow path 112. It is substantially the same as the opening of the sample flow path 112. Therefore, the size (depth and width) of the opening of the sample flow path 112 is appropriately selected according to the desired diameter of the droplet.

分散液生成部115における分散媒流路114の開口部(分散媒流路114の下流端)の大きさは、液滴の大きさ、数、生成歩留まり等に影響を及ぼす。このため、分散媒流路114の開口部の大きさ(深さおよび幅)は、サンプルの種類等に応じて適宜選択される。 The size of the opening (downstream end of the dispersion medium flow path 114) of the dispersion medium flow path 114 in the dispersion liquid generation unit 115 affects the size, number, production yield, and the like of the droplets. Therefore, the size (depth and width) of the opening of the dispersion medium flow path 114 is appropriately selected according to the type of sample and the like.

分散液生成部115は、突起116を有する。突起116は、サンプル流路112を流れてきたサンプルを突起116の表面に纏わり付かせながら流す。これにより突起116はサンプルの流れを方向付け、サンプルが分散液流路117の壁に付着するように流れることを抑制し、液滴を安定的に生成するようにする。 The dispersion liquid generation unit 115 has protrusions 116. The protrusion 116 allows the sample flowing through the sample flow path 112 to flow while being clinging to the surface of the protrusion 116. As a result, the protrusion 116 directs the flow of the sample, suppresses the sample from flowing so as to adhere to the wall of the dispersion liquid flow path 117, and stably generates droplets.

突起116の一部は、分散液生成部115外(例えばサンプル流路112内)に配置されていてもよいが、突起116の少なくとも一部は、分散液生成部115に配置されている。また、突起116の上流側(サンプル流路112側)の部分は、少なくとも、サンプル流路112を流れてきたサンプルが接触する位置にあることが好ましい。突起116の上流側の部分にサンプルが接触することで、その後、サンプルが突起116の側面を纏わり付くように流れてサンプルの流れが方向付けられる。一方、突起116の下流側(分散液流路117側)の端部は分散液流路117の流路幅(または流路幅の延長線)の内側に収まる位置にあることが好ましい。突起116の下流側の端部が分散液流路117の流路幅の内側に収まる位置にあることでサンプルが分散液流路117の壁に付着するように流れることを抑制することができる。 A part of the protrusion 116 may be arranged outside the dispersion liquid generation unit 115 (for example, inside the sample flow path 112), but at least a part of the protrusion 116 is arranged in the dispersion liquid generation unit 115. Further, it is preferable that the portion on the upstream side (sample flow path 112 side) of the protrusion 116 is at least at a position where the sample flowing through the sample flow path 112 comes into contact with the portion. When the sample comes into contact with the portion on the upstream side of the protrusion 116, the sample then flows so as to cling to the side surface of the protrusion 116, and the flow of the sample is directed. On the other hand, it is preferable that the end portion of the protrusion 116 on the downstream side (dispersion liquid flow path 117 side) is located inside the flow path width (or extension line of the flow path width) of the dispersion liquid flow path 117. Since the downstream end of the protrusion 116 is located within the flow path width of the dispersion liquid flow path 117, it is possible to prevent the sample from flowing so as to adhere to the wall of the dispersion liquid flow path 117.

突起116の形状は、その表面にサンプルが纏わり付くように流れてサンプルの流れを方向付けることができれば特に制限されない。突起116は例えば図4、5に示されるように平面視したときに左右対称であることが好ましい。より具体的には、突起116は、サンプル流路112と分散液生成部115との接続部(分散液生成部115におけるサンプル流路112の開口部)におけるサンプル流路112の幅方向の中心と、分散液流路117と分散液生成部115との接続部(分散液生成部115における分散液流路117の開口部)における分散液流路117の幅方向の中心とを結ぶ線に対して線対称であることが好ましい。また、突起116はその左右を流れてきたサンプルが下流側において合流することを容易にするためのテーバー部を含むことが好ましい。「テーパー部」とは、上流側(サンプル流路112側)から下流側(分散液流路117側)に向かうにつれて幅が狭くなる部分を意味する。このテーパー部は、分散液流路117の流路幅の中心に向かって細くなるテーパー状になっていることが好ましい。このようにすることで、サンプルが流路の中心を流れ、サンプルが分散液流路117の壁に付着するように流れることが抑制される。 The shape of the protrusion 116 is not particularly limited as long as the sample can flow so as to cling to the surface thereof and the flow of the sample can be directed. The protrusions 116 are preferably symmetrical when viewed in a plan view, for example, as shown in FIGS. 4 and 5. More specifically, the protrusion 116 is the center of the sample flow path 112 in the width direction at the connection portion between the sample flow path 112 and the dispersion liquid generation unit 115 (the opening of the sample flow path 112 in the dispersion liquid generation unit 115). For the line connecting the center of the dispersion liquid flow path 117 in the width direction at the connection portion between the dispersion liquid flow path 117 and the dispersion liquid generation unit 115 (the opening of the dispersion liquid flow path 117 in the dispersion liquid generation unit 115). It is preferably line symmetric. Further, it is preferable that the protrusion 116 includes a taber portion for facilitating the merging of the samples flowing to the left and right of the protrusion 116 on the downstream side. The “tapered portion” means a portion whose width becomes narrower from the upstream side (sample flow path 112 side) to the downstream side (dispersion liquid flow path 117 side). The tapered portion preferably has a tapered shape that narrows toward the center of the flow path width of the dispersion liquid flow path 117. By doing so, it is suppressed that the sample flows through the center of the flow path and the sample flows so as to adhere to the wall of the dispersion liquid flow path 117.

また、突起116の上流側(サンプル流路112側)の部分は、突起116の表面に纏わり付くサンプルの量を多くしてサンプルの流れを方向付けるためにある程度大きな表面積を有することが好ましい。一方、突起116の下流側(分散液流路117側)の部分は、突起116の周囲を流れてきたサンプルを合流させるためにテーパー部を有することが好ましい。結果として、突起116の下流側は上流側よりも比較的小さな表面積を有することが好ましい。また、結果として、突起116の全体としては、平面視したときに上流から下流へ先細るテーパー状になっていることが好ましい。具体的には、突起116は例えば図4、図5に示されるように平面視で水滴状である。なお、これ以外の平面視したときの突起116の形状の例を図6A〜Iに示す。 Further, the portion on the upstream side (sample flow path 112 side) of the protrusion 116 preferably has a large surface area to some extent in order to increase the amount of the sample clinging to the surface of the protrusion 116 and direct the flow of the sample. On the other hand, the portion on the downstream side (dispersion liquid flow path 117 side) of the protrusion 116 preferably has a tapered portion for merging the samples flowing around the protrusion 116. As a result, the downstream side of the protrusion 116 preferably has a relatively smaller surface area than the upstream side. Further, as a result, it is preferable that the protrusion 116 as a whole has a tapered shape that tapers from upstream to downstream when viewed in a plan view. Specifically, the protrusion 116 has a water droplet shape in a plan view as shown in FIGS. 4 and 5, for example. Other examples of the shape of the protrusion 116 when viewed in a plan view are shown in FIGS. 6A to 6I.

また、突起116の上流側の部分と下流側の部分との間は、その表面に沿ってサンプルを流れ易くするために急激な角度変化がないことが好ましい。突起116の上流側の部分と下流側の部分との間は、例えば、滑らかな曲面、または平面であることが好ましい。また、突起116はサンプルの流れを方向づけるという観点から細長いことが好ましい。具体的には、流路幅の方向の長さ(サンプル流路幅または分散液流路幅の方向の長さ)よりも流体の流れる方向の長さ(流路幅に垂直な方向の長さ)の方が長いことが好ましい。 Further, it is preferable that there is no sudden change in angle between the upstream portion and the downstream portion of the protrusion 116 in order to facilitate the flow of the sample along the surface thereof. The space between the upstream portion and the downstream portion of the protrusion 116 is preferably, for example, a smooth curved surface or a flat surface. Further, the protrusion 116 is preferably elongated from the viewpoint of directing the flow of the sample. Specifically, the length in the direction in which the fluid flows (the length in the direction perpendicular to the flow path width) rather than the length in the direction of the flow path width (the length in the direction of the sample flow path width or the dispersion liquid flow path width). ) Is preferably longer.

また、流体取扱装置100を平面視したとき、突起116の少なくとも一部は、サンプル流路112と分散液生成部115との接続部(分散液生成部115におけるサンプル流路112の開口部)におけるサンプル流路112の幅方向の中心と、分散液流路117と分散液生成部115との接続部(分散液生成部115における分散液流路117の開口部)における分散液流路117の幅方向の中心とを結ぶ線上に位置することが好ましい。具体的には、平面視したときに線対称である突起116の対称軸が、上記の線上に位置することが好ましい。このようにすることでサンプルを流路の真ん中に流すことができ、分散液流路117の壁にサンプルが付着するように流れることを抑制することができる。 Further, when the fluid handling device 100 is viewed in a plan view, at least a part of the protrusion 116 is in the connection portion between the sample flow path 112 and the dispersion liquid generation unit 115 (the opening of the sample flow path 112 in the dispersion liquid generation unit 115). The width of the dispersion liquid flow path 117 at the center in the width direction of the sample flow path 112 and the connection portion between the dispersion liquid flow path 117 and the dispersion liquid generation unit 115 (the opening of the dispersion liquid flow path 117 in the dispersion liquid generation unit 115). It is preferably located on a line connecting the center of the direction. Specifically, it is preferable that the axis of symmetry of the protrusion 116, which is axisymmetric when viewed in a plan view, is located on the above line. By doing so, the sample can flow in the center of the flow path, and the flow of the sample so as to adhere to the wall of the dispersion liquid flow path 117 can be suppressed.

突起116の立体形状は特に制限されず、突起116の立体形状の例には、柱体、錐体等が含まれる。すなわち、突起116の水平断面は、突起の底部から頂部まで同じであってもよいし、異なっていてもよい。 The three-dimensional shape of the protrusion 116 is not particularly limited, and examples of the three-dimensional shape of the protrusion 116 include a pillar, a cone, and the like. That is, the horizontal cross section of the protrusion 116 may be the same or different from the bottom to the top of the protrusion.

突起116の高さは特に制限されない。突起116の高さは、例えば、分散液流路117を断面視したときに、流路の高さと同じか、流路の高さの8割程度〜5割程度であればよい。 The height of the protrusion 116 is not particularly limited. The height of the protrusion 116 may be, for example, the same as the height of the flow path when the dispersion liquid flow path 117 is viewed in cross section, or about 80% to 50% of the height of the flow path.

突起116は製造のしやすさという観点から基板101(溝の底面)から突出している構造物であることが好ましい。また、突起116はフィルム102側から突出した構造物であってもよい。 The protrusion 116 is preferably a structure that protrudes from the substrate 101 (bottom surface of the groove) from the viewpoint of ease of manufacture. Further, the protrusion 116 may be a structure protruding from the film 102 side.

分散液流路117は、分散液生成部115に接続されており、分散液生成部115で生成された液滴を含む分散液を流すための流路である。本実施の形態では、分散液流路117は、基板101に形成された溝とこの溝の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。分散液流路117の構造は、液滴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、分散液流路117は、サンプル流路112と連続して流体取扱装置100の長手方向に延在する流路である。分散液流路117の上流端は分散液生成部115に接続し、下流端は分散液回収部118に接続される。 The dispersion liquid flow path 117 is connected to the dispersion liquid generation unit 115, and is a flow path for flowing the dispersion liquid containing the droplets generated by the dispersion liquid generation unit 115. In the present embodiment, the dispersion liquid flow path 117 is composed of a groove formed in the substrate 101 and a film 102 that closes the opening of the groove. The structure of the dispersion liquid flow path 117 is not particularly limited as long as the droplets can flow appropriately. In the present embodiment, the dispersion liquid flow path 117 is a flow path that extends in the longitudinal direction of the fluid handling device 100 continuously with the sample flow path 112. The upstream end of the dispersion liquid flow path 117 is connected to the dispersion liquid generation unit 115, and the downstream end is connected to the dispersion liquid recovery unit 118.

分散液流路117の断面の形状は特に制限されず、半円状や矩形状、円形状等、いずれの形状であってもよい。分散液流路117の断面の大きさ(深さおよび幅)は、液滴の移動を妨げないようにサンプル流路112の断面の大きさ(深さおよび幅)以上であることが好ましい。 The shape of the cross section of the dispersion liquid flow path 117 is not particularly limited, and may be any shape such as a semicircular shape, a rectangular shape, and a circular shape. The size (depth and width) of the cross section of the dispersion liquid flow path 117 is preferably equal to or larger than the size (depth and width) of the cross section of the sample flow path 112 so as not to hinder the movement of the droplets.

分散液回収部118は、分散液流路117に接続されており、液滴を含む分散液を回収するための取出口である。本実施の形態では、分散液回収部118は、基板101に形成された貫通孔とこの貫通孔の一方の開口部を塞ぐフィルム102とによって構成される。分散液回収部118の構造は、液滴を含む分散液を回収することができれば特に制限されない。本実施の形態では、分散液回収部118は、分散液を収容することができる有底の凹部である。また、分散液回収部118の形状も特に制限されない。本実施の形態では、分散液回収部118の形状は、円柱形状である。分散液回収部118の大きさは、回収する分散液の量に応じて適宜設定されればよい。 The dispersion liquid recovery unit 118 is connected to the dispersion liquid flow path 117 and is an outlet for recovering the dispersion liquid containing droplets. In the present embodiment, the dispersion liquid recovery unit 118 is composed of a through hole formed in the substrate 101 and a film 102 that closes one opening of the through hole. The structure of the dispersion liquid recovery unit 118 is not particularly limited as long as the dispersion liquid containing droplets can be recovered. In the present embodiment, the dispersion liquid recovery unit 118 is a bottomed recess capable of accommodating the dispersion liquid. Further, the shape of the dispersion liquid recovery unit 118 is not particularly limited. In the present embodiment, the shape of the dispersion liquid recovery unit 118 is a cylindrical shape. The size of the dispersion liquid recovery unit 118 may be appropriately set according to the amount of the dispersion liquid to be recovered.

(流体取扱方法)
次に、本実施の形態に係る流体取扱装置100を用いて、サンプルの液滴を生成し、回収する方法(流体取扱方法)について説明する。
(Fluid handling method)
Next, a method of generating and collecting droplets of a sample using the fluid handling device 100 according to the present embodiment (fluid handling method) will be described.

まず、サンプル導入部111にサンプルを導入し、2つの分散媒導入部113に分散媒(例えばオイル)を導入する。 First, a sample is introduced into the sample introduction unit 111, and a dispersion medium (for example, oil) is introduced into the two dispersion medium introduction units 113.

上記サンプルは、例えば、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。サンプルの例には、細胞、タンパク質、または核酸等を含む液体が含まれる。また、サンプルは、上記の細胞、タンパク質、または核酸等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。 The sample is, for example, a liquid to be sorted as a droplet, or a liquid containing an object to be sorted by encapsulating the sample in the droplet. Examples of samples include liquids containing cells, proteins, nucleic acids, etc. In addition, the sample may contain a dispersion solvent for dispersing the subject to be sorted such as the above-mentioned cells, proteins, nucleic acids and the like.

上記分散媒は、サンプルとの相溶性が低く、分散液生成部115においてサンプル流路112を流れるサンプルを分断することができれば特に制限されない。 The dispersion medium is not particularly limited as long as it has low compatibility with the sample and can divide the sample flowing through the sample flow path 112 in the dispersion liquid generation unit 115.

サンプルはサンプル導入部111において加圧されることでサンプル流路112を流れ、分散媒は分散媒導入部113で加圧されることで分散媒流路114を流れる。代わりに、サンプルおよび分散媒は、分散液回収部118において減圧されることでサンプル流路112および分散媒流路114に取り込まれてもよい。 The sample flows through the sample flow path 112 by being pressurized by the sample introduction section 111, and the dispersion medium flows through the dispersion medium flow path 114 by being pressurized by the dispersion medium introduction section 113. Alternatively, the sample and the dispersion medium may be taken into the sample flow path 112 and the dispersion medium flow path 114 by reducing the pressure in the dispersion liquid recovery unit 118.

図5に示されるように、分散液生成部115において、サンプル流路112から流れてきたサンプルは、突起116に纏わり付くように流れる。そして、サンプルは2つの分散媒流路114を流れてきた分散媒によって分断される。これにより、サンプルは周囲を分散媒で囲まれた液滴となり、サンプルの液滴が分散媒中に分散した分散液が生成される。 As shown in FIG. 5, in the dispersion liquid generation unit 115, the sample flowing from the sample flow path 112 flows so as to cling to the protrusion 116. Then, the sample is divided by the dispersion medium flowing through the two dispersion medium flow paths 114. As a result, the sample becomes droplets surrounded by a dispersion medium, and a dispersion liquid in which the sample droplets are dispersed in the dispersion medium is generated.

サンプルは上記のように突起116に纏わり付くように流れる。これにより、サンプルが図2に示されるように分散液流路117の壁に付着して流れることが抑制され、液滴が生成しないことが抑制される。 The sample flows so as to cling to the protrusion 116 as described above. As a result, as shown in FIG. 2, it is suppressed that the sample adheres to the wall of the dispersion liquid flow path 117 and flows, and that droplets are not generated is suppressed.

(効果)
本発明に係る流体取扱装置によれば、液滴をより安定的に生成することができる。特に、サンプルは粘度高いときに分散液流路117の壁に付着するように流れ易い。そのため本発明に係る流体取扱装置は、サンプルの粘度が高いときに特に有用である。
(effect)
According to the fluid handling apparatus according to the present invention, droplets can be generated more stably. In particular, when the viscosity is high, the sample tends to flow so as to adhere to the wall of the dispersion liquid flow path 117. Therefore, the fluid handling device according to the present invention is particularly useful when the viscosity of the sample is high.

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 流体取扱装置
101 基板
102 フィルム
111 サンプル導入部
112 サンプル流路
113 分散媒導入部
114 分散媒流路
115 分散液生成部
116 突起
117 分散液流路
118 分散液回収部
100 Fluid handling device 101 Substrate 102 Film 111 Sample introduction part 112 Sample flow path 113 Dispersion medium introduction part 114 Dispersion medium flow path 115 Dispersion liquid generation part 116 Protrusion 117 Dispersion liquid flow path 118 Dispersion liquid recovery part

Claims (5)

サンプルを流すためのサンプル流路と、
分散媒を流すための分散媒流路と、
前記サンプル流路および前記分散媒流路に接続され、前記サンプルを前記分散媒で分断して前記サンプルの液滴が前記分散媒中に分散した分散液を生成するための分散液生成部と、
前記分散液生成部に接続された分散液流路と、
を有し、
前記分散液生成部は突起を有する、
流体取扱装置。
A sample flow path for flowing the sample and
A dispersion medium flow path for flowing the dispersion medium and
A dispersion liquid generation unit connected to the sample flow path and the dispersion medium flow path and for dividing the sample with the dispersion medium to generate a dispersion liquid in which droplets of the sample are dispersed in the dispersion medium.
The dispersion liquid flow path connected to the dispersion liquid generation unit and
Have,
The dispersion liquid generating portion has protrusions.
Fluid handling device.
前記流体取扱装置を平面視したとき、前記突起の少なくとも一部は、前記サンプル流路と前記分散液生成部との接続部における前記サンプル流路の幅方向の中心と、前記分散液流路と前記分散液生成部との接続部における前記分散液流路の幅方向の中心とを結ぶ線上に位置する、請求項1に記載の流体取扱装置。 When the fluid handling device is viewed in a plan view, at least a part of the protrusions includes the center in the width direction of the sample flow path at the connection portion between the sample flow path and the dispersion liquid generation part, and the dispersion liquid flow path. The fluid handling device according to claim 1, which is located on a line connecting the center of the dispersion liquid flow path in the width direction at the connection portion with the dispersion liquid generation unit. 前記突起は前記線に対して線対称である、請求項2に記載の流体取扱装置。 The fluid handling device according to claim 2, wherein the protrusions are line-symmetric with respect to the line. 前記突起は、前記サンプル流路側から前記分散液流路側に向かうにつれて幅が狭くなるテーパー部を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の流体取扱装置。 The fluid handling apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the protrusion includes a tapered portion whose width becomes narrower from the sample flow path side toward the dispersion liquid flow path side. 前記突起は柱体または錐体である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の流体取扱装置。 The fluid handling device according to any one of claims 1 to 4, wherein the protrusion is a pillar or a cone.
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