JP5152198B2 - 分注デバイス - Google Patents
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Description
同一デバイス上に集積化した複数の液溜め容器に効率よく液体試料を導入するために、図44に示すように、試料導入口701と試料排出口703の間に複数の液溜め容器705を並列に接続し、試料導入口701から各液溜め容器705までの流路抵抗が等しくなるように試料導入流路707を配置した構造が報告されている(非特許文献1を参照。)。各液溜め容器705は試料排出口709を介して試料排出口703に接続されている。試料導入口701から各液溜め容器705までの試料導入流路707の流路抵抗を等しくすることにより、試料導入口701から試料導入流路707に導入した液体試料を各液溜め容器705に均等に分注することができる。
また、非特許文献1に記載された流路構造において、分注デバイスに搭載する液溜め容器の数を多くすると、試料導入流路を長くする必要があり、結果として液体試料のデッドボリュームが大きくなってしまうという問題があった。
試料導入口から試料排出口側に向かって主流路に導入された液体試料は最初の枝流路と主流路の分岐部に到達する。試料導入口側から見て最初の分岐部と次の分岐部の間の主流路には枝流路に比べて流入耐圧が高い高流入耐圧部が設けられているので、液体試料は最初の枝流路及び液溜め容器に流入する。液体試料が枝流路及び液溜め容器に充填される際に、液溜め容器内の気体はエアー抜き孔から排出されるので、液溜め容器への液体試料の充填後に液溜め容器内に気泡が形成されるのを防止することができ、液溜め容器内に所定容量の液体試料を確実に充填することができる。このとき、液体試料は高流入耐圧部よりも下流側には流れないことが好ましいが、枝流路に流入する液体試料の量に比べて少量の液体試料が高流入耐圧部よりも下流側に流れてもよい。最初の枝流路及び液溜め容器に液体試料が充填されると、液体試料は高流入耐圧部を介して次の枝流路と主流路の分岐部へ導かれる。そして、主流路の上流側から下流側へ枝流路及び液溜め容器に液体試料が順次充填される。
また、主流路に接続された複数の枝流路及び液溜め容器の少なくとも合計容量分だけ主流路に液体試料を導入した後、空気などの気体により液体試料を送るようにすることもできるので、液体試料のデッドボリュームをさらに低減することができる。ここで、すべての枝流路及び液溜め容器に液体試料が確実に充填されるようにするため、液体試料を枝流路及び液溜め容器の合計容量分よりも多めに液体試料を主流路に導入することが好ましい。
また、上記高流入耐圧部は、その断面周囲長が上記枝流路の断面周囲長に比べて短くなっている例を挙げることができる。
流路内壁に対する液体試料の接触角が90°以上の場合、流路に液体試料を導入する際に流路内壁から負の毛細管力を受ける。このときの毛細管力による圧力は下記の式(1)で表すことができる。
式(1)から、流路深さdが等しい場合、流路幅wが小さいほど、より絶対値の大きい毛細管力を受けることが分かる。また、流路幅wが等しい場合、流路深さdが小さいほど、より絶対値の大きい毛細管力を受ける。すなわち、断面周囲長が小さいほど、より絶対値の大きい毛細管力を受けることが分かる。
したがって、上記高流入耐圧部の断面周囲長が上記枝流路の断面周囲長に比べて短くなっていることにより、液体試料は、枝流路の流路内壁から受ける負の毛細管力に比べて、高流入耐圧部の流路内壁からより大きな負の毛細管力を受ける。つまり、液体試料は枝流路側に比べて高流入耐圧部側へ導入されにくくなる。
したがって、上記高流入耐圧部の流路内壁に対する液体試料の接触角が枝流路の流路内壁に対する液体試料の接触角に比べて大きくなっているようにすることにより、液体試料は、枝流路の流路内壁から受ける負の毛細管力に比べて、高流入耐圧部の流路内壁からより大きな負の毛細管力を受ける。つまり、液体試料は枝流路側に比べて高流入耐圧部側へ導入されにくくなる。
液体試料導入圧力で、試料導入口から試料排出口側に向かって主流路に導入された液体試料は、最初の計量流路と主流路の分岐部に到達する。試料導入口側から見て最初の分岐部と次の分岐部の間の主流路には枝流路に比べて流入耐圧が高い高流入耐圧部が設けられているので、液体試料は最初の計量流路に流入する。液体試料が計量流路に充填される際、計量流路内の気体は注入流路から液溜め容器側へ排出され、液溜め容器内の気体はエアー抜き孔側へ排出されるので、計量流路への液体試料の充填後に液溜め容器内に気泡が形成されるのを防止することができ、計量流路内に所定容量の液体試料を確実に充填することができる。このとき、液体試料は高流入耐圧部よりも下流側には流れないことが好ましいが、計量流路に流入する液体試料の量に比べて少量の液体試料が高流入耐圧部よりも下流側に流れてもよい。
上記第2高流入耐圧部の構造の一例として、第2高流入耐圧部の断面周囲長が上記高流入耐圧部の断面周囲長に比べて短くなっている例を挙げることができる。
上記第2高流入耐圧部の構造の他の例として、上記第2高流入耐圧部は、上記高流入耐圧部よりも断面周囲長が短い複数の細孔によって形成されている例を挙げることができる。
上記第2高流入耐圧部の構造のさらに他の例として、上記第2高流入耐圧部は、複数の突起物によって形成されている例を挙げることができる。
パージ処理により、主流路内の液体試料の先頭部分が高流入耐圧部を突破し、第2高流入耐圧部に到達する。第2高流入耐圧部は主流路に比べて流入耐圧が高くなっているので、液体試料は試料排出口側へ流れにくくなる。この状態で試料導入口側から主流路に送気すると、主流路内の圧力が上昇し、主流路内がパージ圧力よりも大きく加圧されて計量流路内の液体試料が注入流路を介して液溜め容器に注入される。これにより、切替えバルブ等を用いて主流路の試料排出口側を密閉しなくても、計量流路内の液体試料を液溜め容器に注入することができ、流路構成を簡単なものにすることができる。
試料導入口から試料排出口側に向かって主流路に導入された液体試料は枝流路と主流路の分岐部に到達する。ここで、枝流路には液溜め容器を介してエアー抜き孔が接続されている。また、主流路の下流側には第3高流入耐圧部が設けられている。エアー抜き孔は第3高流入耐圧部に比べて流入耐圧が高くなっているので、主流路と枝流路の分岐部に到達した液体試料は枝流路よりも主流路の下流側に流入しやすい。これにより、液体試料は主流路を流れ、主流路の下流側に設けられた第3高流入耐圧部に到達する。第3高流入耐圧部は枝流路に比べて流入耐圧が高くなっているので、主流路に導入された液体試料は、液体試料の先頭部分が第3高流入耐圧部に到達した後、主流路から複数の枝流路に同時に流入し、各液溜め容器に充填される。液体試料は複数の枝流路に同時に流入するので、各枝流路及び液溜め容器における液体試料の流量は、試料導入口から主流路に導入される液体試料の流量に比べて低減する。液体試料が枝流路及び液溜め容器に充填される際に、液溜め容器内の気体はエアー抜き孔から排出されるので、液溜め容器への液体試料の充填後に液溜め容器内に気泡が形成されるのを防止することができ、液溜め容器内に所定容量の液体試料を確実に充填することができる。このとき、液体試料は第3高流入耐圧部よりも下流側には流れないことが好ましいが、枝流路に流入する液体試料の量に比べて少量の液体試料が高流入耐圧部よりも下流側に流れてもよい。
この構成によれば、デッドボリュームを、最も下流側の第3高流入耐圧部と、そのひとつ上流側の第4高流入耐圧部の間の主流路分のみにすることができる。特に、第4高流入耐圧部が最も下流側に位置する枝流路、枝流路間に設けられているようにすれば、デッドボリュームを最も少なくすることができる。
液体試料導入圧力で、試料導入口から試料排出口側に向かって主流路に導入された液体試料は計量流路と主流路の分岐部に到達する。主流路と計量流路の分岐部において液体試料は計量流路よりも主流路に流入しやすくなっているので、液体試料は主流路を流れ、主流路の下流側に設けられた第3高流入耐圧部に到達する。第3高流入耐圧部は計量流路に比べて流入耐圧が高くなっているので、主流路に導入された液体試料は、主流路から複数の計量流路に同時に流入し、各計量流路に充填される。液体試料は複数の計量流路に同時に流入するので、各計量流路における液体試料の流量は、試料導入口から主流路に導入される液体試料の流量に比べて低減する。液体試料が計量流路に充填される際、計量流路内の気体は注入流路から液溜め容器側へ排出され、液溜め容器内の気体はエアー抜き孔側へ排出されるので、計量流路への液体試料の充填後に液溜め容器内に気泡が形成されるのを防止することができ、計量流路内に所定容量の液体試料を確実に充填することができる。計量流路に接続された注入流路は第3高流入耐圧部よりも流入耐圧が高くなっているので、液体試料は注入流路及び液溜め容器には流れ込まない。このとき、液溜め容器に精度よく液体試料を注入するために、液体試料導入流路に液体試料を導入する際には、液体試料は注入流路及び液溜め容器にはまったく流れ込まないことが好ましい。また、液体試料は第3高流入耐圧部よりも下流側には流れないことが好ましいが、計量流路に流入する液体試料の量に比べて少量の液体試料が第3高流入耐圧部よりも下流側に流れてもよい。
上記第5高流入耐圧部の構造の一例として、第5高流入耐圧部の断面周囲長が上記主流路の断面周囲長に比べて短くなっている例を挙げることができる。
上記第5高流入耐圧部の構造の他の例として、上記第5高流入耐圧部は、上記第3高流入耐圧部よりも断面周囲長が短い複数の細孔によって形成されている例を挙げることができる。
上記第5高流入耐圧部の構造のさらに他の例として、上記第5高流入耐圧部は、複数の突起物によって形成されている例を挙げることができる。
パージ処理により、主流路内の液体試料の先頭部分が第3高流入耐圧部を突破し、第5高流入耐圧部に到達する。第5高流入耐圧部は主流路に比べて流入耐圧が高くなっているので、液体試料は試料排出口側へ流れにくくなる。この状態で試料導入口側から主流路に送気すると、主流路内の圧力が上昇し、主流路内がパージ圧力よりも大きく加圧されて計量流路内の液体試料が注入流路を介して液溜め容器に注入される。これにより、切替えバルブ等を用いて主流路の試料排出口側を密閉しなくても、計量流路内の液体試料を液溜め容器に注入することができ、流路構成を簡単なものにすることができる。
1a,201a,301a,401a,501a,601a ベース基板の一表面
3,113,203,303,403,503,603 主流路
5,205,305,505 枝流路
7,105,207,307,407,507,607 液溜め容器
9,119,121,209,309,409,509,609 エアー抜き流路
11,111,211,311,411,511,611 カバー基板
13,113a,213,313,413,513,613 試料導入口
15,123a,215,315,415,515,615 試料排出口
17,217,317,417 高流入耐圧部
19,219,319,419,519,619 エアー排出口
115 計量流路
117 注入流路
423 第2高流入耐圧部
425 廃液容器
517,617 第3高流入耐圧部
521a,521b,627a,627b 第4高流入耐圧部
623 第5高流入耐圧部
(実施例1)
図1A、図1B、図1C、図1Dは一実施例の構成を示す図であり、図1Aは平面図、図1Bはカバー基板の平面図、図1Cはベース基板の平面図、図1Dは図1AのX−X位置での断面図である。
主流路3の試料導入口13、試料排出口15間に複数の枝流路5が接続されている。枝流路5は液溜め容器7と同じ数だけ設けられている。それらの枝流路5の主流路3とは反対側の端部は互いに異なる液溜め容器7に接続されている。
主流路3の、枝流路5、枝流路5間、及び枝流路5、試料排出口15間に、高流入耐圧部17が設けられている。高流入耐圧部17は枝流路5よりも断面周囲長が短く形成されて、枝流路5に比べて流入耐圧が高くなっている。
PDMSモールド(Sylgard184、ダウコーニング社製)でベース基板1を作製した場合、液体試料を脱イオン水とすると、流路内壁に対する液体試料の接触角は約108°となる。上記設計例でデバイスを作成した場合、枝流路5における負の毛細管力による圧力は約−180Paである。また、高流入耐圧部17における負の毛細管力による圧力は約−315Paである。このように、高流入耐圧部17の断面周囲長を枝流路5の断面周囲長よりも短く形成することにより、高流入耐圧部17の流入耐圧を枝流路5に比べて高くすることができる。
主流路3に導入された液体試料は、最初の枝流路5と主流路3の分岐部に到達する。試料導入口13側から見て最初の分岐部と次の分岐部の間の主流路3には枝流路5に比べて流入耐圧が高い高流入耐圧部17が設けられているので、液体試料は最初の枝流路5及び液溜め容器7に導入される(図2B参照。)。このとき、液溜め容器7内の気体はエアー抜き流路9を介してエアー排出口19から排出される。また、このとき、液体試料は高流入耐圧部17よりも下流側には流れないことが好ましい。ただし、枝流路5に流入する液体試料の量に比べて少量の液体試料が高流入耐圧部17よりも下流側に流れてもよい。
枝流路5及び液溜め容器7が液体試料で満たされると、高流入耐圧部17の流入耐圧はエアー抜き流路9の流入耐圧よりも低いので、液体試料は高流入耐圧部17を介して次の枝流路5と主流路3の分岐部へ導かれる(図2D参照。)。
その後、主流路3の上流側から下流側へ枝流路5及び液溜め容器7に液体試料が順次充填される(図3B参照。)。
主流路3の最も下流側に接続された枝流路5及び液溜め容器7に液体試料が充填された後、主流路3内に残存する液体試料(デッドボリューム)は試料排出口15から排出される(図3E参照。)。
図4A、図4Bは分注デバイスの他の実施例を示す図であり、図4Aは概略的な平面図、図4Bは図4AのA−A位置での断面に計量流路115、注入流路117、サンプル容器エアー抜き流路119,121、液体ドレイン空間129、エアードレイン空間131及びベローズ153bの断面を加えた概略的な断面図である。図5はこの実施例を分解して示す断面図及び切替えバルブの概略的な分解斜視図である。図6A、図6B、図6Cはこの実施例の1つの液溜め容器近傍を示す概略図であり、図6Aは平面図、図6Bは斜視図、図6C断面図である。図7A、図7Bはサンプル容器を拡大して示した図であり、図7Aは平面図、図7Bは図7AのB−B位置での断面図である。図8A、図8Bは試薬容器を拡大して示した図であり、図8Aは平面図、図8Bは図8AのC−C位置での断面図である。図9A、図9Bはエアー吸引用容器を拡大して示した図であり、図9Aは平面図、図9Bは図9AのD−D位置での断面図である。
これらの図を参照して分注デバイスの実施例について説明する。
ロータアッパー159は、シール板157の貫通孔157aと同じ位置に設けられた貫通孔159aと、シール板157の貫通溝157bに対応して表面に設けられた溝159bと、中心に設けられた貫通孔159cを備えている。
ロータベース161はその表面に、ロータアッパー159の周縁部と中心に配置された2つの貫通孔159a,159cを接続するための溝161aを備えている。
図4Aに示した切替えバルブ163の位置は、シリンジ流路151cは流路113a,135a,137a,139aのいずれにも接続されておらず、エアー抜き流路153も流路123a,125a,135b,137b,139bのいずれとも接続されていない初期状態の位置を示している。
反応処理装置は液溜め容器105の温度調整をするための温調機構167と、シリンジ151を駆動するためのシリンジ駆動ユニット169と、切替えバルブ163を切り替えるための切替えバルブ駆動ユニット171を備えている。
図11に示すように、図4Aに示した切替えバルブ163の状態から切替えバルブ163を回転させてサンプル流路135aとシリンジ流路151cを接続し、サンプル容器エアー抜き流路135bをエアー抜き流路153に接続する。このとき、エアー抜き流路137b,139bもエアー抜き流路153に接続される。サンプル容器135には例えば45μLの試薬145が収容されている。
また、希釈混合液を液溜め容器105内に注入する前に、温調機構167により液溜め容器105を加熱してワックス109を融解させておき、液溜め容器105内への希釈混合液の注入時にワックス109が融解しているようにしてもよい。この場合、液溜め容器105に注入された希釈混合液は直ちにワックス109の下に入り、希釈混合液と試薬107が混ざり反応する。切替えバルブ163の接続状態が図17の状態であっても、ベローズ153bにより密閉系は確保されている。希釈混合液の注入後に切替えバルブ163を図4の接続状態にすれば、分注デバイス101内部の容器、流路及びドレイン空間を密閉することができる。ここで切替えバルブ163を図4の接続状態に切り替えるタイミングは、希釈混合液の注入直後から希釈混合液と試薬107の反応終了までのいずれのタイミングであってもよいし、希釈混合液と試薬107の反応終了後であってもよい。
このように、分注デバイス101によれば、反応処理を密閉系で行なうことができ、反応処理前及び反応処理後も密閉系にすることができる。
さらに、流路スペーサ173は流路ベース111の液溜め容器エアー抜き流路119と液溜め容器105を連通させるための貫通孔からなる液溜め容器エアー抜き流路179も備えている。
この実施例は、図18を参照して説明した実施例と比べて、液溜め容器105の内部に突起部181をさらに備えている。突起部181の先端は凸部175の先端の下方に配置されている。これにより、凸部175の先端に形成される液滴を液溜め容器105内に導きやすくなる。特に、突起部181の少なくとも先端の表面に親水性処理を施しておけば、特に有効である。
この実施例は、図19を参照して説明した実施例と比べて、液溜め容器105の側壁に形成された段差部183と、液溜め容器105の上面とは間隔をもって段差部183の上面に形成された凸条部185をさらに備えている。段差部183及び凸条部185は上方から見て環状に形成されている。凸条部185の先端は液溜め容器105の側壁とは間隔をもって配置されている。
凸条部185の先端が液溜め容器105の上面及び側面とは間隔をもって配置されていることにより、液溜め容器105の内部に収容された液体が液溜め容器の側壁を伝って液溜め容器105の上面に到達するのを防止することができる。この効果は凸条部185の少なくとも先端部分に撥水処理を施しておくと特に有効である。
また、図18、図19又は図20を参照して説明した各実施例では、流路117115,117,119,121,123を形成するための溝は流路ベース111に形成されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらの流路の全部又は一部分を形成するための溝は、流路スペーサ173の流路ベース111側表面、流路スペーサ173の容器ベース111側表面、容器ベース103表面のいずれに形成されていてもよい。
例えば、エアー抜き流路153に接続されたベローズ153bは内部容量が受動的に可変な容量可変部材であれば他の構造であってもよい。そのような構造として例えば可撓材料からなる袋状のものや、シリンジ状のものなどを挙げることができる。
また、ベローズ153b等の容量可変部材は必ずしも備えていなくてもよい。
また、容器135,137,139に試薬等の液体を予め収容しないのであれば、エアー抜き流路の一部分に細孔からなる流路135e,137e,139e等を必ずしも備えている必要はない。
また、容器135,137,139の封止方法として開閉可能なキャップを用いてもよい。
また、液溜め容器105内の試薬は乾燥試薬でもよい。
また、サンプル容器135内や液溜め容器105内に予め試薬は収容されていなくてもよい。
また、容器ベース103に遺伝子増幅反応を行なうための遺伝子増幅容器を備えているようにしてもよい。例えば試薬容器137を空の状態にしておけば、遺伝子増幅容器として用いることができる。
また、主流路113に導入される液体に遺伝子が含まれている場合、液溜め容器105内にその遺伝子と反応するプローブを備えているようにしてもよい。
また、上記実施例では切替えバルブとしてロータリー式の切替えバルブ163を用いているが、切替えバルブはこれに限定されるものではなく、種々の流路切替えバルブを用いることができる。また、切替えバルブを複数備えていてもよい。
また、上記実施例では、シリンジ151は切替えバルブ163上に配置されているが、シリンジ151を配置する位置は切替えバルブ163上に限定されるものではなく、どこでもよい。
図21を参照して、枝流路と高流入耐圧部で流路内壁の界面張力を互いに異ならせることにより枝流路に比べて高流入耐圧部の流入耐圧を高くした実施例を説明する。
図21A、図21B、図21C、図21Dはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図21Aは平面図、図21Bはカバー基板の平面図、図21Cはベース基板の平面図、図21Dは図21AのX−X位置での断面図である。
内壁の試薬溶液に対する接触角をθとし、内壁の表面粗さを大きくすることにより内壁の表面積がγ倍になったとすると、見かけの接触角θrはWinzelの式から、
図22A、図22B、図22C、図22Dはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図22Aは平面図、図22Bはカバー基板の平面図、図22Cはベース基板の平面図、図22Dは図22AのX−X位置での断面図である。
図25A、図25B、図25C、図25Dはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図25Aは平面図、図25Bはカバー基板の平面図、図25Cはベース基板の平面図、図25Dは図25AのX−X位置での断面図である。
この構成例では、第2高流入耐圧部423は、高流入耐圧部423よりも断面周囲長が短い複数の細孔によって形成されている。主流路403の幅及び深さは500μmである。第2高流入耐圧部423を構成する細孔の寸法は例えば深さが10μm、幅が20μm、ピッチが20μmであり、500μmの幅領域に13本の溝が形成されている。なお、図27A及び図27Bでは、第2高流入耐圧部423を構成する細孔の本数を少なく示している。
このように、第2高流入耐圧部423を複数の細孔によって形成することにより、第2高流入耐圧部423の流入耐圧を高流入耐圧部417に比べて高くすることができる。
この構成例では、第2高流入耐圧部423は、主流路403の底面に設けられた複数の突起物によって形成されている。この突起物の材料はベース基板401と同じものであり、主流路403等と一体成形されたものである。第2高流入耐圧部423を構成する突起物の寸法は例えば高さが480μm、幅が20μm、ピッチが20μm、長さが500μmであり、500μmの幅領域に13本の突起物が形成されている。なお、図28A及び図28Bでは、第2高流入耐圧部423を構成する細孔の本数を少なく示している。
このように、第2高流入耐圧部423を複数の突起物によって形成することによっても、第2高流入耐圧部423の流入耐圧を高流入耐圧部417に比べて高くすることができる。
図29A、図29Bはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図29Aは平面図、図29Bは図29AのX−X位置での断面図である。この実施例は図25Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
図29Aに示した実施例において、第2高流入耐圧部の構造を、図27A及び図27Bに示したものや、図28A及び図28Bに示したものにすることも可能である。
図31A、図31B、図31C、図31Dはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図31Aは平面図、図31Bはカバー基板の平面図、図31Cはベース基板の平面図、図31Dは図31AのX−X位置での断面図である。
主流路503の試料導入口513、試料排出口515間に複数の枝流路505が接続されている。枝流路505は液溜め容器507と同じ数だけ設けられている。それらの枝流路505の主流路503とは反対側の端部は互いに異なる液溜め容器507に接続されている。
主流路503の、枝流路505、試料排出口515間に、第3高流入耐圧部517が設けられている。第3高流入耐圧部517は枝流路505よりも断面周囲長が短く形成されて、枝流路505に比べて流入耐圧が高くなっている。
PDMSモールド(Sylgard184、ダウコーニング社製)でベース基板501を、ポリプロピレンでカバー基板511を作製した場合、液体試料を脱イオン水とすると、流路内壁に対する液体試料の接触角はそれぞれ約108°、95°となる。上記設計例でデバイスを作成した場合、枝流路505における負の毛細管力による圧力は約−148Paである。また、第3高流入耐圧部517における負の毛細管力による圧力は約−283Paである。このように、第3高流入耐圧部517の断面周囲長を枝流路505の断面周囲長よりも短く形成することにより、第3高流入耐圧部517の流入耐圧を枝流路505に比べて高くすることができる。
主流路3に導入された液体試料は、最初の枝流路505と主流路503の分岐部に到達する。ここで、枝流路505には液溜め容器507を介してエアー抜き流路509が接続されている。また、主流路503の下流側には第3高流入耐圧部517が設けられている。エアー抜き流路509は第3高流入耐圧部517に比べて流入耐圧が高くなっているので、主流路503と枝流路503の分岐部に到達した液体試料は枝流路505よりも主流路503の下流側に流入しやすい。これにより、液体試料は主流路503を流れ、主流路503の下流側に設けられた第3高流入耐圧部517に到達する。
さらに、この分注デバイスによれば、試料導入口513から主流路503に導入される液体試料の流量に比べて、枝流路505及び液溜め容器507における液体試料の流量を低減することができる。したがって、主流路503における流量と同じ流量で枝流路507に液体試料が導入される構造に比べて、例えば両構造において試料導入口503から主流路503に液体試料を同じ流量で導入する場合に、枝流路505及び液溜め容器507における液体試料の流量を低減することができ、液溜め容器507内での液体試料の流れを安定させて、液溜め容器507内に気泡が取り込まれることなく、液溜め容器507に液体試料を充填することができる。特に、多数の液溜め容器を集積化した場合にこの効果は顕著になる。
また、この分注デバイスでは、複数の枝流路505及び液溜め容器507に液体試料が同時に導入されるので、枝流路505及び液溜め容器507における液体試料の流量が液溜め容器内で気泡が発生しない範囲内で、試料導入口513から主流路503に導入される液体試料の流量を大きくすることができる。すなわち、複数の液溜め容器507に液体試料を充填する時間を、複数の液溜め容器に液体試料を順次充填する場合に比べて短縮することができる。
図33はさらに他の実施例の構成を示す平面図である。この実施例は図31Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
第4高流入耐圧部521a,521bは、例えば第3高流入耐圧部517と同じ寸法で形成されており、主流路503に比べて流入耐圧が高くなっている。
主流路3に導入された液体試料は、図32Aを参照して説明した上記流れと同様にして主流路503を流れ、第4高流入耐圧部521aに到達する。その後、図32Bを参照して説明した上記流れと同様にして、液体試料は、液体試料の先頭部分が第4高流入耐圧部521aに到達した後、主流路503から複数の枝流路505に同時に流入する。
この分注デバイスでは、図31Aに示した実施例に比べてデッドボリュームをさらに低減することができる。
図35A、図35B、図35C、図35Dはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図35Aは平面図、図35Bはカバー基板の平面図、図35Cはベース基板の平面図、図35Dは図35AのX−X位置での断面図である。
さらに、この分注デバイスによれば、試料導入口613から主流路603に導入される液体試料の流量に比べて、計量流路605における液体試料の流量を低減することができる。したがって、主流路603における流量と同じ流量で計量流路605に液体試料が導入される構造に比べて、例えば両構造において試料導入口603から主流路603に液体試料を同じ流量で導入する場合に、計量流路605における液体試料の流量を低減することができ、計量流路605内での液体試料の流れを安定させて、計量流路605内に気泡が取り込まれることなく、計量流路605に液体試料を充填することができる。特に、多数の計量流路を集積化した場合にこの効果は顕著になる。
図37はさらに他の実施例の構成を示す平面図である。この実施例は図35Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
第4高流入耐圧部627a,627bは、例えば第3高流入耐圧部617と同じ寸法で形成されており、主流路603に比べて流入耐圧が高くなっている。
図38A、図38Bはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図38Aは平面図、図38Bは図38AのX−X位置での断面図である。この実施例は図35Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
計量流路605に液体試料を充填した後、主流路603内に残存する液体試料(デッドボリューム)のパージ処理を行なう。図39Aに示すように、パージされた液体試料は、は第3高流入耐圧部617を突破し、主流路603aに収容される。主流路603aに収容された液体試料の先頭部分は第5高流入耐圧部623に到達する。
図40はさらに他の実施例の構成を示す平面図である。この実施例は図38Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
この実施例でも、図37に示した実施例での説明と同様に、まず第4高流入耐圧部627aよりも上流側の計量流路605に液体試料が充填され、次に第4高流入耐圧部627aと第4高流入耐圧部627bの間の計量流路605に液体試料が充填され、その後、第4高流入耐圧部627bと第3高流入耐圧部617の間の計量流路605に液体試料が充填される。したがって、図33に示した実施例と同様に、デッドボリュームを低減することができる。なお、第4高流入耐圧部を設ける計量流路605,605間の位置及び第4高流入耐圧部の個数は任意である。
図41A、図41Bはさらに他の実施例の構成を示す図であり、図41Aは平面図、図41Bは図41AのX−X位置での断面図である。この実施例は図38Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
計量流路605に液体試料を充填した後、主流路603内に残存する液体試料(デッドボリューム)のパージ処理を行なう。図42Aに示すように、パージされた液体試料は、は第3高流入耐圧部617を突破し、廃液容器625に収容される。ここで、廃液容器625に収容された液体試料は第5高流入耐圧部623には接触しない。
図41Aに示した実施例において、第5高流入耐圧部の構造を、図27A及び図27Bに示したものや、図28A及び図28Bに示したものにすることも可能である。
図43はさらに他の実施例の構成を示す平面図である。この実施例は図41Aに示した実施例と同様の構成を備えている。
この実施例でも、図37に示した実施例での説明と同様に、まず第4高流入耐圧部627aよりも上流側の計量流路605に液体試料が充填され、次に第4高流入耐圧部627aと第4高流入耐圧部627bの間の計量流路605に液体試料が充填され、その後、第4高流入耐圧部627bと第3高流入耐圧部617の間の計量流路605に液体試料が充填される。したがって、図33に示した実施例と同様に、デッドボリュームを低減することができる。なお、第4高流入耐圧部を設ける計量流路605,605間の位置及び第4高流入耐圧部の個数は任意である。
Claims (26)
- ベース基板と、
前記ベース基板の一表面にその一表面が貼り合わされたカバー基板と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成された凹部からなる複数の液溜め容器と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成された溝からなり、試料導入口をもち、前記液溜め容器に接続された液体試料導入流路と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成され、前記液体試料導入流路とは異なる位置で前記液溜め容器に接続されたエアー抜き孔と、
前記試料導入口に接続され、液体試料と気体を切り替えて加圧状態で導入する導入機構と、
を備え、
前記液体試料導入流路は、一端が前記試料導入口に接続され他端が試料排出口に接続された主流路と、前記主流路の前記試料導入口と前記試料排出口との間に接続された複数の枝流路を備え、
複数の前記枝流路は前記主流路とは反対側の端部が互いに異なる前記液溜め容器に接続されており、
前記主流路には、前記枝流路と前記枝流路との間に前記枝流路に比べて高い流入耐圧をもち、前記導入機構から該流入耐圧よりも大きい圧力で液体試料が導入されたときに液体試料を通すように設定された高流入耐圧部が設けられ、さらに前記枝流路と前記試料排出口との間に前記枝流路に比べて高い流入耐圧をもち、前記導入機構から該流入耐圧よりも大きい圧力で気体が導入されたときに液体試料を通すように設定された他の高流入耐圧部が設けられていることを特徴とする分注デバイス。 - 前記高流入耐圧部の流路内壁の少なくとも一部に対する液体試料の接触角が90°以上である請求項1に記載の分注デバイス。
- 前記高流入耐圧部は、その断面周囲長が前記枝流路の断面周囲長に比べて短くなっている請求項1又は2に記載の分注デバイス。
- 前記主流路及び前記高流入耐圧部は断面形状が略矩形であり、
前記主流路と前記高流入耐圧部の接続部において、連続した平坦な内壁が2面以下になっている請求項3に記載の分注デバイス。 - 前記高流入耐圧部は、その流路内壁に対する液体試料の接触角が前記枝流路の流路内壁に対する前記液体試料の接触角に比べて大きくなっている請求項1、2、3又は4のいずれか一項に記載の分注デバイス。
- 前記枝流路は、一端が前記主流路に接続された所定容量の計量流路と、一端が前記計量流路の他端に接続され他端が前記液溜め容器に接続された注入流路を備え、
前記注入流路は、前記高流入耐圧部に比べて流入耐圧が高くなっており、前記主流路及び前記計量流路に液体試料が導入されるときの液体試料導入圧力状態並びに前記主流路内の液体試料がパージされるときのパージ圧力状態では液体試料を通さず、それよりも加圧状態で液体試料を通すものである請求項1から5のいずれか一項に記載の分注デバイス。 - 前記注入流路の流路内壁の少なくとも一部に対する液体試料の接触角が90°以上である請求項6に記載の分注デバイス。
- 前記主流路の、前記枝流路、前記試料排出口間に設けられた前記高流入耐圧部と前記試料排出口の間に前記高流入耐圧部とは間隔をもって設けられた第2高流入耐圧部を備え、
前記第2高流入耐圧部は、前記高流入耐圧部よりも流入耐圧が同じか又は高くなっている請求項6又は7に記載の分注デバイス。 - 前記第2高流入耐圧部は、その断面周囲長が前記高流入耐圧部の断面周囲長に比べて短くなっている請求項8に記載の分注デバイス。
- 前記第2高流入耐圧部は、前記高流入耐圧部よりも断面周囲長が短い複数の細孔によって形成されている請求項8に記載の分注デバイス。
- 前記第2高流入耐圧部は、複数の突起物によって形成されている請求項8に記載の分注デバイス。
- 前記主流路の前記高耐圧流入部、前記第2高流入耐圧部間に廃液容器を備え、
前記第2高流入耐圧部は前記廃液容器に収容された液体試料とは接しない位置に設けられている請求項8から11のいずれか一項に記載の分注デバイス。 - ベース基板と、
前記ベース基板の一表面にその一表面が貼り合わされたカバー基板と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成された凹部からなる複数の液溜め容器と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成された溝からなり、試料導入口をもち、前記液溜め容器に接続された液体試料導入流路と、
前記ベース基板の前記一表面もしくは前記カバー基板の前記一表面又はその両方に形成され、前記液体試料導入流路とは異なる位置で前記液溜め容器に接続されたエアー抜き孔と、
前記試料導入口に接続され、液体試料と気体を切り替えて加圧状態で導入する導入機構と、を備え、
前記液体試料導入流路は、一端が前記試料導入口に接続され他端が試料排出口に接続された主流路と、前記主流路の前記試料導入口と前記試料排出口との間に接続された複数の枝流路を備え、
複数の前記枝流路は前記主流路とは反対側の端部が互いに異なる前記液溜め容器に接続されており、
前記主流路には、少なくとも、前記枝流路と前記試料排出口との間に第3高流入耐圧部が設けられており、前記第3高流入耐圧部は、前記枝流路に比べて高い流入耐圧をもち、前記導入機構から該流入耐圧よりも大きい圧力で気体が導入されたときに液体試料を通すように設定されていることを特徴とする分注デバイス。 - 前記第3高流入耐圧部の流路内壁の少なくとも一部に対する液体試料の接触角が90°以上である請求項13に記載の分注デバイス。
- 前記第3高流入耐圧部は、その断面周囲長が前記枝流路の断面周囲長に比べて短くなっている請求項13又は14に記載の分注デバイス。
- 前記主流路及び前記第3高流入耐圧部は断面形状が略矩形であり、
前記主流路と前記第3高流入耐圧部の接続部において、連続した平坦な内壁が2面以下になっている請求項15に記載の分注デバイス。 - 前記第3高流入耐圧部は、その流路内壁に対する液体試料の接触角が前記枝流路の流路内壁に対する前記液体試料の接触角に比べて大きくなっている請求項13から16のいずれか一項に記載の分注デバイス。
- 複数個所の前記主流路の前記枝流路、前記枝流路間のうち少なくとも1箇所に第4高流入耐圧部が設けられており、
前記第4高流入耐圧部は前記枝流路に比べて流入耐圧が高くなっており、
前記エアー抜き孔は前記第4高流入耐圧部に比べて流入耐圧が高くなっている請求項13から17のいずれか一項に記載の分注デバイス。 - 前記枝流路は、一端が前記主流路に接続された所定容量の計量流路と、一端が前記計量流路の他端に接続され他端が前記液溜め容器に接続された注入流路を備え、
前記主流路と前記計量流路の分岐部において前記試料導入口から前記主流路に導入された液体試料は前記計量流路よりも前記主流路に流入しやすくなっており、
前記注入流路は前記第3高流入耐圧部に比べて流入耐圧が高くなっており、前記主流路及び前記計量流路に液体試料が導入されるときの液体試料導入圧力状態並びに前記主流路内の液体試料がパージされるときのパージ圧力状態では液体試料を通さず、それよりも加圧状態で液体試料を通すものである請求項13から18のいずれか一項に記載の分注デバイス。 - 前記注入流路の流路内壁の少なくとも一部に対する液体試料の接触角が90°以上である請求項19に記載の分注デバイス。
- 前記主流路の前記第3高流入耐圧部と前記試料排出口の間に前記第3高流入耐圧部とは間隔をもって設けられた第5高流入耐圧部を備え、
前記第5高流入耐圧部は、前記第3高流入耐圧部よりも流入耐圧が高くなっている請求項19又は20に記載の分注デバイス。 - 前記第5高流入耐圧部の流路内壁の少なくとも一部に対する液体試料の接触角が90°以上である請求項21に記載の分注デバイス。
- 前記第5高流入耐圧部は、その断面周囲長が前記第3高流入耐圧部の断面周囲長に比べて短くなっている請求項22に記載の分注デバイス。
- 前記第5高流入耐圧部は、前記第3高流入耐圧部よりも断面周囲長が短い複数の細孔によって形成されている請求項22に記載の分注デバイス。
- 前記第5高流入耐圧部は、複数の突起物によって形成されている請求項22に記載の分注デバイス。
- 前記主流路の前記高耐圧流入部、前記第5高流入耐圧部間に廃液容器を備え、
前記第5高流入耐圧部は前記廃液容器に収容された液体試料とは接しない位置に設けられている請求項19から25のいずれか一項に記載の分注デバイス。
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