JP7483892B2 - 流路デバイス - Google Patents

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Description

本開示は、流路デバイスに関する。
特許文献１には、インフルエンザウイルス等のウイルスの粒子を検出するために利用可能な技術が開示されている。
日本国特開２０１８－０３８３８４号公報
本開示の一態様に係る流路デバイスは、液体を貯留する第１貯留部と、前記第１貯留部の前記液体を通す第１流路と、液体を前記第１貯留部へ通す第２流路と、を備え、前記第１流路の太さは、前記第２流路の太さよりも小さい。
実施形態１の流路デバイスの内部の具体的構成の一例を示す図である。 検体の準備の流れの一例を示す模式図である。 実施形態１の流路デバイスの外観形状の一例を示す平面図及び側面図である。 実施形態１の流路デバイスの概略的な内部構造の一例を示す平面図及び側面図である。 第１貯留部の一部を概略的に示す側面図である。 逆止弁の一例を示す概略図である。 第１流路～第４流路の形成方法の一例を示す概略図である。 実施形態２の流路デバイスの内部の具体的構成の一例を示す図である。 実施形態３の流路デバイスの内部の具体的構成の一例を示す図である。 実施形態４の流路デバイスの内部の具体的構成の一例を示す図である。 第２貯留部の一部を概略的に示す側面図である。
〔流路デバイスを用いたウイルス検出の概要〕
本開示の流路デバイス１は、ユーザから採取した検体（サンプル）に含まれるウイルスを検出し、ウイルスの定量分析を行うために使用される。流路デバイス１の内部に検体が導入されると、流路デバイス１の内部において、当該検体と試薬とが混合され、その混合液が一時的に第１貯留部４３（図１参照）（後述）に貯留される。
検体は、例えば、生体由来の物質であればよい。検体としては、例えば尿、血液、汗、唾液、又は鼻汁等が挙げられる。試薬は、検体に含まれるウイルスと反応する基質を含む物質である。例えば、基質はウイルスが有する酵素と反応する。酵素と基質との反応により反応生成物が産生される。例えば、インフルエンザウイルスを検出する場合、インフルエンザウイルスの酵素であるノイラミダーゼと反応する基質として、４－メチルウンベリフェリル－α－Ｄ－ノイラミン酸を含む試薬が用いられる。ノイラミダーゼと４－メチルウンベリフェリル－α－Ｄ－ノイラミン酸との反応により、反応生成物として、４－メチルウンベリフェロンが産出される。
反応生成物は、例えば、所定のピーク波長の光が照射されたことに応じて、特定のピーク波長を有する蛍光を発する。これにより、検体中にウイルスが含まれている場合に、当該ウイルスを検出できる。ウイルスの検出は、上記光を第１貯留部４３に照射する光出射部と、第１貯留部４３から発せられる蛍光を受光する受光部とを備える検出装置（不図示）により実行される。
以下では、本開示の流路デバイスの具体的構成について説明する。当該具体的構成を説明する前に、検体の準備の流れについて説明する。
〔検体の準備の流れ〕
図２は、検体の準備の流れの一例を示す模式図である。図２に示すように、ユーザから採取した検体を貯蔵する検体容器１００を準備する。検体容器１００は、容器本体１０１を備え、容器本体１０１には、検体を拡散させる緩衝液が含まれていてよい。
容器本体１０１の底部１０２は、物理的な加圧により破断する素材で構成されてよい。底部１０２が流路デバイス１と対向するようにして、検体容器１００が流路デバイス１の挿入部２４（図４参照）に差し込まれたとき、底部１０２に流路デバイス１の流路突出部４９（図４参照）が穿刺する。これにより、容器本体１０１と、流路デバイス１が備えるマイクロ流路基板４（図４参照）とを連通できる。
容器本体１０１には、蓋１０３又はサンプラー１０４を装着することが可能である。検体採取前の状態では、容器本体１０１に蓋１０３が装着されて検体容器１００が構成されている。サンプラー１０４は、蓋部１０５の先端に検体採取部１０６を備える。
検体として唾液を採取する場合、例えばユーザは、検体採取部１０６をユーザの口の中に挿入することにより、検体採取部１０６に唾液を付着させる。検体採取部１０６に唾液を付着させた後、蓋１０３の代わりに、サンプラー１０４を容器本体１０１に装着する。
蓋１０３及び蓋部１０５と、容器本体１０１の先端部とは、ネジ構造となっていてよい。ネジ構造の場合、サンプラー１０４を容器本体１０１に装着するときに、サンプラー１０４の挿入方向を回転軸として検体採取部１０６を回転させながら、蓋部１０５を容器本体１０１に閉めつけることができる。そのため、緩衝液を攪拌できるため、検体採取部１０６に付着した唾液（唾液に含まれるウイルス）を緩衝液に略均一に混合できる。
検体採取部１０６は、例えば襞状の樹脂製部材であってよい。襞状である場合、検体採取部１０６が綿棒のように綿状部材で構成されている場合と比較して、唾液に含まれるウイルスを緩衝液と効率よく混合できる。襞状である場合、綿状部材で構成されている場合と比較して、検体採取部１０６に対する唾液に含まれるウイルスの吸着を低減することができる。また、検体採取部１０６が緩衝液に浸された際の、毛細管現象に起因する検体採取部１０６内への唾液の残留を低減し、緩衝液への唾液の排出効率を向上することができる。また、検体採取部１０６は、攪拌効率を向上させるために、ヘラ構造であってもよい。以下の説明では、検体と緩衝液との混合液を検体溶液と称する。
〔実施形態１〕
＜流路デバイスの概略構成＞
本開示の一形態に係る流路デバイス１の詳細について説明する。図３は、流路デバイス１の外観形状の一例を示す平面図及び側面図である。図３の符号３０１は、流路デバイス１を表面２１側から見たときの平面図（＋Ｚ方向から－Ｚ方向へ見たときの平面図）である。図３の符号３０２は、流路デバイス１を第２側面２３２側から見たときの側面図（－Ｙ方向から＋Ｙ方向へ見たときの側面図）である。符号３０３は、流路デバイス１を裏面２２側から見たときの平面図（－Ｚ方向から＋Ｚ方向へ見たときの平面図）である。
図３に示すように、流路デバイス１は筐体２で覆われている。筐体２は、表面２１と、表面２１の反対側の面である裏面２２と、表面２１及び裏面２２から起立する第１側面２３１、第２側面２３２、第３側面２３３及び第４側面２３４と、を有する。
符号３０１及び３０２に示すように、表面２１側には加圧スイッチ８が設けられてよい。加圧スイッチ８については後述する。また、表面２１には、流路デバイス１を識別するための識別コード２７が設けられてよい。
符号３０１及び３０３に示すように、表面２１には第１窓部２５が設けられ、裏面２２には第２窓部２６が設けられてよい。検出装置に流路デバイス１が挿入されたとき、第１貯留部４３は、検出装置の光照射部と受光部との間に位置する。このとき、第１貯留部４３は、例えば、検出装置の光照射部と受光部とを仮想的に結んだ直線の上に位置してもよいし、検出装置の光照射部と受光部とを光学的に結んだ線の上に位置してもよい。第１窓部２５は、第１貯留部４３と対向する位置に設けられ、光照射部から出射された光を通過させ、第１貯留部４３へと導く部分である。第２窓部２６は、第１貯留部４３と対向する位置に設けられ、第１貯留部４３から発せられた蛍光を通過させ、受光部へと導く部分である。
また、符号３０１及び３０３に示すように、第１側面２３１側には、検体容器１００を流路デバイス１の内部に挿入可能な挿入部２４が設けられてよい。検体溶液を流路デバイス１の内部に導入する場合、流路デバイス１は、挿入部２４に検体容器１００が挿入された状態で、かつ、第１側面２３１を鉛直上向き（－Ｘ方向）にした状態で使用される。
図４は、流路デバイス１の概略的な内部構造の一例を示す平面図及び側面図である。図４の符号４０１は、符号３０１に対応する平面図であって、表面２１を取り除いた平面図である。符号４０２は、符号３０２に対応する平面図であって、第２側面２３２を取り除いた側面図である。符号４０３は、第１側面２３１から見たときの側面図（－Ｘ方向から＋Ｘ方向へ見たときの側面図）であって、第１側面２３１を取り除いた側面図である。符号４０４は、第３側面２３３から見たときの側面図（＋Ｘ方向から－Ｘ方向へ見たときの側面図）であって、第３側面２３３を取り除いた側面図である。
符号４０１及び４０２に示すように、流路デバイス１は、筐体２の内部に、マイクロ流路基板４、第３下側貯留部６、第４貯留部７、及び加圧スイッチ８を備えてよい。第３下側貯留部６は、後述する第３上側貯留部４５（図１参照）と共に、不要になった液体を貯留する第３貯留部として機能してよい。すなわち本実施形態では、第３貯留部は、第３下側貯留部６及び第３上側貯留部４５を含んでよい。
マイクロ流路基板４は、挿入部２４に挿入された検体容器１００から検体溶液が導入される流路基板であってよい。マイクロ流路基板４は、第１貯留部４３及び流路突出部４９を備えてよい。
第１貯留部４３は、検体溶液と試薬とを混合した混合液（液体）を一時的に貯留してよい。これにより、検出装置は、第１貯留部４３に貯留している混合液に光を照射し、当該混合液に含まれる反応生成物から発せられる蛍光を受光できる。
図５は、第１貯留部４３の一部を概略的に示す側面図である。図５に示すように、第１貯留部４３は、内部に複数の微小な凹部４３２を有してよい。複数の微小な凹部４３２は、第１貯留部４３の底面４３１全体に亘り、２次元的に配置されてよい。つまり、第１貯留部４３は、マイクロチャンバアレイとして機能してよい。各凹部４３２の大きさは、ウイルスの粒子１個が導入される程度の大きさに規定されてよい。第１貯留部４３は、平面視したときの面積が、側面視したときの面積よりも大きい、扁平形状であってもよい。これにより、検体溶液が少量である場合であっても、各凹部４３２を混合液で満たす効率を高めることができる。
流路突出部４９は、マイクロ流路基板４から挿入部２４側に突出しており、挿入部２４に挿入された検体容器１００の底部１０２を穿刺してよい。マイクロ流路基板４の詳細については後述する。
第３下側貯留部６は、第１貯留部４３と接続され、第１貯留部４３において不要となった混合液を貯留してよい。第３下側貯留部６は、流路デバイス１が使用される状態において、上記第３貯留部のうちの鉛直下側の部分であってよい。第３下側貯留部６は、流路デバイス１が使用される状態において、マイクロ流路基板４の鉛直下側に配置されている。そのため、第３下側貯留部６に貯留した当該混合液が、第１貯留部４３へ逆流する可能性を低減することができる。
第４貯留部７は、第１貯留部４３と接続され、各凹部４３２に混合液を導入させるオイル（液体）を貯留してよい。第４貯留部７における第１貯留部４３との接続部は、物理的な加圧により破断する素材で構成されてよい。第４貯留部７は、流路デバイス１が使用される状態において、マイクロ流路基板４の鉛直上側に配置されている。これにより、第４貯留部７の内部に空気が含まれている場合であっても、マイクロ流路基板４内に気泡が混入する可能性を低減することができる。オイルは、検体および検体溶液をはじめとする水溶液と混合しにくい液体であればよい。オイルは、例えば有機溶媒を用いることができ、非プロトン性溶媒であってもよい。非プロトン性溶媒としては、例えば、炭化水素系溶剤、フッ素系溶剤を用いることができ、一例としては、パーフルオロカーボン系溶剤を用いることができる。
図５に示すように、第１貯留部４３に混合液が挿入された後、第４貯留部７における第１貯留部４３との接続部を加圧によって破断させ、第１貯留部４３にオイルを導入することにより、混合液を各凹部４３２に押し込むことができる。また、底面４３１上に位置する、各凹部４３２に導入されなかった残余の混合液を、第３下側貯留部６へと押し流すことができる。検出装置は、凹部４３２からの発光の有無により、ウイルスの粒子数を検出できる。そのため、凹部４３２以外の領域に混合液が存在すると、精度よく当該粒子数を検出できない可能性がある。第１貯留部４３へのオイルの導入により、当該可能性の発生を低減できる。
加圧スイッチ８は、挿入部２４に挿入された検体容器１００を加圧してよい。加圧スイッチ８は、ユーザが操作する操作部８１と、検体容器１００を加圧する加圧部８２を備えてよい。操作部８１は加圧部８２と接続されており、操作部８１の移動にあわせて加圧部８２が移動してよい。
本実施形態では、加圧部８２は、挿入部２４に隣接する位置であって、検体容器１００（具体的には、容器本体１０１）の側部を加圧可能な位置に配置されている。操作部８１を挿入部２４側（－Ｙ方向；符号４０１及び４０３に示す矢印方向）に移動させると、加圧部８２も同方向に移動し、その結果、加圧部８２は検体容器１００の側部を加圧する。これにより、マイクロ流路基板４に導入される検体溶液の量を調整できる。
加圧部８２の加圧量（加圧部８２の移動量）は、１回のウイルス検出において、第１貯留部４３の内部に混合液を行き渡らせることが可能な程度に調整されていればよい。
＜マイクロ流路基板の構成＞
図１は、流路デバイス１の内部の具体的構成の一例を示す図である。図１に示すように、マイクロ流路基板４は、第２貯留部４２、第１貯留部４３、及び第３上側貯留部４５を備えてよい。また、マイクロ流路基板４は、第１流路４４１、第２流路４４２、第３流路４４３、第４流路４４４、第１気体放出路４６１、第２気体放出路４６２、及び第３気体放出路４６３を備えてよい。
以下の説明において、流路デバイス１が使用される状態における鉛直上側を、単に鉛直上側と称する場合もある。流路デバイス１が使用される状態における鉛直下側を、単に鉛直下側と称する場合もある。
第２貯留部４２は、第１貯留部４３に導入される液体を一時的に貯留してよい。当該液体は、第３流路４４３から導入される検体溶液及び試薬が混合した混合液であってよい。第２貯留部４２では、後述するように、混合液が一時的に貯留している間に攪拌されてよい。第２貯留部４２の容積は、第１貯留部４３の容積よりも大きくてよい。
第３流路４４３は、検体容器１００から導入された検体溶液と、第３流路４４３の内部に配された試薬との混合液を、第２貯留部４２へ通す流路であってよい。第３流路４４３は、挿入部２４と第２貯留部４２とに接続されてよい。本実施形態では、第３流路４４３は、挿入部２４の鉛直下側の領域と、第２貯留部４２の鉛直上側の領域とに接続されている。第３流路４４３の、検体溶液が導入される入口Ｅｎ１には、メッシュフィルタが設けられてもよい。
試薬は検体溶液により溶解され、検体溶液と共に第２貯留部４２へと導かれる。本実施形態では、第３流路４４３は、複数の分岐流路を備え、当該分岐流路に試薬が配されてよい。これにより、検体溶液が試薬に効率良く接触できる。第３流路４４３は単一の流路であってもよい。
第３流路４４３において検体溶液により溶解された試薬は、高濃度の状態で第２貯留部４２に導入されてよい。検体溶液は検体容器１００から順次導入されるため、当該検体溶液により、第２貯留部４２において試薬は希釈されてよい。
第２流路４４２は、混合液を第１貯留部４３へと通す流路であってよい。第２流路４４２は、第２貯留部４２と第１貯留部４３とに接続されてよい。本実施形態では、第２貯留部４２の鉛直下側の領域と、第１貯留部４３の鉛直上側の領域とに接続されている。
また、第２流路４４２の内部（すなわち、第２貯留部４２と第１貯留部４３との間）には、逆止弁４７が設けられてよい。図６は、逆止弁４７の一例を示す概略図である。図６に示すように、逆止弁４７は、第２流路４４２の底面から突出した部材であってよい。混合液が第２貯留部４２から第１貯留部４３へと流れるときには、その流れる方向（図６中の矢印方向）に撓んでよい。これにより、逆止弁４７を備えていても、第２流路４４２は、第１貯留部４３へと混合液を流すことができる。一方、第１貯留部４３から第２貯留部４２へ逆流するときの混合液の単位時間あたりの量は、第２貯留部４２から第１貯留部４３へと流れるときの混合液の単位時間あたりの量よりも少ない。そのため、逆流するときの逆止弁４７の撓み量は、第２貯留部４２から第１貯留部４３へと流れるときの逆止弁４７の撓み量よりも小さい。従って、逆止弁４７を設けることにより、混合液が第２貯留部４２側へと逆流する可能性を低減できる。
第４流路４４４は、第４貯留部７から導入されたオイルを、第１貯留部４３へ通す流路であってよい。第４流路４４４は、第４貯留部７と第１貯留部４３とに接続されてよい。本実施形態では、第４流路４４４は、第４貯留部７の鉛直下側の領域と、第１貯留部４３の鉛直上側の領域と接続されている。また、第４流路４４４の内部には、逆止弁４７が設けられてよい。これにより、オイルが第４貯留部７側へと逆流する可能性を低減できる。また、第４流路４４４の、オイルが導入される入口Ｅｎ２には、メッシュフィルタが設けられてもよい。
第１流路４４１は、第１貯留部４３に貯留された混合液を通す流路であってよい。また、第１流路４４１は、第１貯留部４３に導入されたオイルを通す流路であってよい。本実施形態では、第１流路４４１は、第１貯留部４３の鉛直下側の領域と、第３下側貯留部６の鉛直上側の領域とに接続されており、混合液及びオイルは、第３下側貯留部６へと導かれる。
第１流路４４１の太さは、第２流路４４２の太さよりも小さくてよい。この理由については後述する。例えば、第２流路４４２の太さに対する第１流路４４１の太さの割合は、０．５以下であってよい。本明細書において、「太さ」とは、液体又は気体が流れる方向に略垂直な方向の幅であってよい。
また、第１流路４４１の太さは、第４流路４４４の太さよりも小さくてよい。第１貯留部４３に導入されるオイルの量は、各凹部４３２に混合液を導入し、かつ底面４３１上の混合液を押し流す程度の量であればよく、第１貯留部４３に導入される混合液の量よりも少なくてよい。また、上記のように太さを規定することにより、流路デバイス１の小型化を図ることができる。
第３上側貯留部４５は、第１気体放出路４６１を通じて第２貯留部４２から混合液が漏れ出た場合に、当該混合液（第２貯留部４２において不要となった混合液）を貯留できる。また、第３上側貯留部４５は、第２気体放出路４６２を通じて第４流路４４４からオイルが漏れ出た場合に、当該オイル（第４流路４４４において不要となったオイル）を貯留できる。第３上側貯留部４５は、上記第３貯留部の一部であって、上記第３貯留部のうちの鉛直上側の部分であってよい。第３上側貯留部４５は、第２貯留部４２の鉛直上側に位置してよい。
第１気体放出路４６１は、第２貯留部４２の内部の気体を、第２貯留部４２の外部に放出する気体放出路であってよい。第１気体放出路４６１は、第２貯留部４２と第３上側貯留部４５とに接続されてよい。本実施形態では、第１気体放出路４６１は、第２貯留部４２の鉛直上側の領域と第３上側貯留部４５とに接続されている。第１気体放出路４６１を設けることにより、第２貯留部４２に混合液が導入されるときに、第２貯留部４２の内部の気体を、第２貯留部４２の外部に放出できる。また、第３上側貯留部４５が第２貯留部４２の鉛直上側に位置している場合、第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置において、第３上側貯留部４５に第１気体放出路４６１を接続できる。そのため、第２貯留部４２に混合液が導入されるときに、第２貯留部４２の内部の気体を効率良く放出できる。
第１気体放出路４６１の太さは、第２流路４４２の太さよりも小さくてよい。第２流路４４２の太さに対する第１気体放出路４６１の太さの割合は、０．０５以下であってよい。これにより、混合液が第１気体放出路４６１に接した際に、混合液を第２流路４４２に優先的に流れ込ませることができる。
第２気体放出路４６２は、第４流路４４４の内部の気体を、第４流路４４４の外部に放出する気体放出路であってよい。第２気体放出路４６２は、第４流路４４４と第３上側貯留部４５とに接続されてよい。本実施形態では、第２気体放出路４６２は、第４流路４４４の鉛直下側の領域と、第３上側貯留部４５とに接続されている。第２気体放出路４６２を設けることにより、オイルが第１貯留部４３に導入されるときに、第４流路４４４の内部の気体を、第４流路４４４の外部に放出できる。また、第３上側貯留部４５が第２貯留部４２の鉛直上側に位置している場合、第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置において、第３上側貯留部４５に第２気体放出路４６２を接続できる。そのため、オイルが第１貯留部４３に導入されるときに、第４流路４４４の内部の気体を効率良く放出できる。
第２気体放出路４６２の太さは、第４流路４４４の太さよりも小さくてよい。第４流路４４４の太さに対する第２気体放出路４６２の太さの割合は、０．０５以下であってよい。これにより、オイルが第２気体放出路４６２に接した際に、オイルを第１貯留部４３に優先的に流れ込ませることができる。
また、第４流路４４４と第２気体放出路４６２とが接続する部分を第４接続部Ｐ４とし、第１貯留部４３と第４流路４４４とが接続する部分を第５接続部Ｐ５とする。このとき、第４接続部Ｐ４と、第４流路４４４の入口Ｅｎ２との第１距離Ｄ１（距離）は、第４接続部Ｐ４と第５接続部Ｐ５との第２距離Ｄ２（距離）と比較して長くてよい。これにより、第１貯留部４３に混入しうる気体の量を低減することができる。
第３気体放出路４６３は、第３上側貯留部４５の内部の気体を、流路デバイス１の外部に放出する気体放出路であってよい。第３気体放出路４６３は、第３上側貯留部４５と筐体２とに接続されてよい。これにより、第２貯留部４２又は第４流路４４４の内部の気体を、流路デバイス１の外部に放出できる。
マイクロ流路基板４には、上述した各部材が配置されていない領域が設けられていてもよい。当該領域は、第１流路４４１を延長したときに、第１流路４４１を配置できる予備領域４８であってよい。第１流路４４１を延長することにより、第１流路４４１の圧力損失が小さい場合であっても、第１貯留部４３の内圧を上昇させることが可能となる。
また、第３下側貯留部６は、通気部６１を備えてよい。通気部６１を設けることにより、検体溶液、混合液及びオイルが第３下側貯留部６に流れ込む際の第３下側貯留部６の内圧の上昇を低減することができる。
＜流路形成方法＞
図７は、第１流路４４１～第４流路４４４の形成方法の一例を示す概略図である。流路の他、第２貯留部４２、第１貯留部４３、第３上側貯留部４５、逆止弁４７、及び第１気体放出路４６１～第３気体放出路４６３についても、以下に示す第１流路４４１～第４流路４４４の形成方法と同様の方法で形成されてよい。
例えば、支持体５１に、第１流路４４１～第４流路４４４の形状がパターニングされた鋳型５３を配置した後、樹脂５２を流し込む。樹脂５２が硬化した後、鋳型５３を取り除く。鋳型５３を取り除いた後、硬化した樹脂５２上に蓋５４を設けることにより、支持体５１上に第１流路４４１～第４流路４４４が形成されてよい。
＜第２貯留部における液体の混合＞
第３流路４４３から第２貯留部４２へ流入する混合液の流入方向と重なる直線を第１直線Ｌ１とし、第２貯留部４２から第２流路４４２へ流出する混合液の流出方向と重なる直線を第２直線Ｌ２とする。このとき、第１直線Ｌ１と第２直線Ｌ２とが交点Ｉｎを有するように、第２流路４４２及び第３流路４４３が第２貯留部４２に接続されてよい。また、第２貯留部４２と第２流路４４２とが接続する部分を第１接続部Ｐ１とする。このとき、第１直線Ｌ１が第１接続部Ｐ１とは異なる点を通るように、第２流路４４２及び第３流路４４３が第２貯留部４２に接続されてよい。
このような接続により、第１接続部Ｐ１近傍の混合液の流れの向きと第２接続部Ｐ２（後述）近傍の混合液の流れの向きが異なることにより、第２貯留部４２において、混合液の流れに乱れを発生させることができる。そのため、混合液を効率良く混ぜ合わせることができるので、混合液の濃度（混合液における検体の分布）を略均一にできる。従って、濃度が略均一化された混合液を、第１貯留部４３に導くことができる。
また、第２貯留部４２と第３流路４４３とが接続する部分を第２接続部Ｐ２とし、第２貯留部４２と第１気体放出路４６１とが接続する部分を第３接続部Ｐ３とする。このとき、第１接続部Ｐ１と第２接続部Ｐ２との第３距離（距離）は、第２接続部Ｐ２と第３接続部Ｐ３との第４距離（距離）と比較して長くてよい。
さらに、第３距離は、第１接続部Ｐ１と第３接続部Ｐ３との第５距離（距離）と比較して長くてよい。
図１１は、第２貯留部４２の一部を概略的に示す側面図である。図１１に示すように、第２貯留部４２は、内部に複数の凸部４２１を有してよい。この場合、複数の凸部４２１は、第２貯留部４２における混合液の流れを邪魔することにより、第２貯留部４２における混合液の流れに乱れを発生させることができる。
＜第２貯留部の貯留原理＞
第２流路４４２における混合液の圧力損失をΔPS-aq、第１気体放出路４６１における気体（空気）の圧力損失をΔPN-air、第１気体放出路４６１における混合液の圧力損失をΔPN-aq、と定義する。
第２貯留部４２に混合液が導入されたとき、混合液の粘性が気体の粘性よりも大きいことから、ΔPS-aq＞ΔPN-airとなる。そのため、混合液は第２貯留部４２から第２流路４４２を通じて流出せず、第２貯留部４２の内部に貯留する気体が第１気体放出路４６１から放出される。これにより、第２貯留部４２の内圧を略一定に維持したまま、混合液を第２貯留部４２へと導入でき、かつ第２貯留部４２に貯留できる。
第２貯留部４２において第１気体放出路４６１まで混合液が貯留すると、ΔPN-aqが発生する。このとき、第２流路４４２の太さが第１気体放出路４６１の太さよりも大きいことから、ΔPS-aq＜ΔPN-aqとなる。そのため、混合液は第２流路４４２へ流れ込む。
上述の圧力損失の原理により、混合液が第３接続部Ｐ３に到達するまで、混合液を第２貯留部４２に貯留できる。上述の通り、第２貯留部４２において混合液の流れに乱れを発生させることができるので、第２貯留部４２に一時的に混合液を貯留できることにより、第２貯留部４２において混合液を効率良く混ぜ合わせることができる。その結果、混合液の濃度を略均一にすることができる。従って、濃度が略均一化された混合液を、第１貯留部４３へ導入できる。
また、混合液が第３接続部Ｐ３に到達するまで、混合液を第２貯留部４２に貯留できることから、第２貯留部４２に貯留される混合液の量は、第２貯留部４２に第１気体放出路４６１が接続される位置（第３接続部Ｐ３の位置）によって規定される。そのため、第１気体放出路４６１を第２貯留部４２の鉛直上側の領域に接続することにより、第２貯留部４２における混合液の充填率を上昇できる。また、第２貯留部４２での混合液の貯留時間を長くできるため、第２貯留部４２において混合液を効率良く混ぜ合わせることができる。
また、第３接続部Ｐ３の位置を調整することにより、第２貯留部４２に貯留する混合液の量を調整できる。例えば、第３接続部Ｐ３の位置は、１回のウイルス検出において、第１貯留部４３の内部に混合液を行き渡らせることが可能な程度に、第２貯留部４２に混合液を貯留できる位置であればよい。
また、例えば、第２貯留部４２の容積が第１貯留部４３の容積と同等である場合には、流路デバイス１が使用される状態において、第２貯留部４２の最上部に、第１気体放出路４６１が接続されてよい。
＜第２流路の接続及び形状＞
上述のように、第２貯留部４２において混合液が第３接続部Ｐ３に到達したときに、混合液は第２流路４４２へ流れ込む。第２流路４４２に流れ込んだ瞬間に第２貯留部４２の内圧が低下することから、第２貯留部４２において一時的に水位が低下し、第１気体放出路４６１から第２貯留部４２へと気体が逆流し得る。
第２流路４４２が第２貯留部４２の鉛直上側の領域に接続されている場合、逆流した気体が第２流路４４２に流れ込む可能性がある。気体が第１貯留部４３まで流れ込むと、ウイルスの検出精度が低下する可能性がある。すなわち、第１貯留部４３の性能が低下する可能性がある。
図１に示すように、第２流路４４２は、流路デバイス１が使用される状態において逆Ｕ字形状となっていてよい。また、第２流路４４２は、第２貯留部４２の鉛直下側の領域に接続されていてよい。本実施形態では、第２流路４４２は、当該鉛直下側の領域の第１接続部Ｐ１から鉛直上側方向に、第３接続部Ｐ３の位置付近まで延伸し、当該位置にて湾曲して鉛直下側方向に延伸し、第１貯留部４３に接続されている。
＜第１貯留部における課題と効果＞
流路デバイス１が使用される状態において、第２流路４４２は第１流路４４１よりも鉛直上側に位置する。第１流路４４１の太さが第２流路４４２の太さと同等、又は第２流路４４２の太さよりも大きい場合、第１貯留部４３の外部に流出する液体の量は、第１貯留部４３の内部に流入する液体の量以上となり得る。この場合、液体が第１貯留部４３の内部に行き渡る前に第１貯留部４３から流出してしまう可能性がある。
第１流路４４１の太さを第２流路４４２の太さよりも小さくすることにより、第１貯留部４３の外部に流出する液体の量を、第１貯留部４３の内部に流入する液体の量よりも少なくできる。そのため、第１貯留部４３の内圧を高め、液体が第１貯留部４３の全体に行き渡る可能性を高めることができる。
第１貯留部４３において液体が行き渡らない箇所が存在する場合、その箇所においては液体に含まれる物質（例：検体）を検出できない。そのため、当該物質の測定精度が低下する可能性がある。上記のように液体が第１貯留部４３の全体に行き渡る可能性を高めることにより、上記箇所が存在する可能性を低減できるため、上記物質の測定精度を高めることが可能となる。この効果は、複数の凹部４３２の有無に関わらず得られる効果である。
本実施形態では、第１貯留部４３は、内部に複数の凹部４３２を有している。流路デバイス１では、上述したように、第１貯留部４３の内圧を高めることができるため、各凹部４３２に混合液を精度よく導入できる。
また、上述したように、第２貯留部４２により、混合液の濃度が略均一化される。従って、濃度が略均一化された混合液が、第１貯留部４３の全体に行き渡る可能性を高めることができる。そのため、ウイルスをより精度よく検出することが可能となる。
〔実施形態２〕
本開示の他の実施形態について、以下に説明する。説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。他の実施形態においても、既に説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
図８は、流路デバイス１Ａの内部の具体的構成の一例を示す図である。図８に示すように、流路デバイス１Ａは、第３下側貯留部６及び第３上側貯留部４５に代えて第３貯留部６Ａを備えている点で、流路デバイス１とは異なる。また、流路デバイス１Ａは、第３気体放出路４６３を備えていない点で、流路デバイス１とは異なる。
図８に示すように、第３貯留部６Ａは、その一部として、マイクロ流路基板４の両側において、鉛直上側に延伸する延伸部６２及び６３を備えてよい。延伸部６３に、第１気体放出路４６１が接続されていることにより、第２貯留部４２の内部の混合液が第１気体放出路４６１から漏れ出たとしても、混合液を第３貯留部６Ａに貯留できる。また、延伸部６２に、第２気体放出路４６２が接続されていることにより、第４流路４４４を流れるオイルが第２気体放出路４６２から漏れ出たとしても、オイルを第３貯留部６Ａに貯留できる。
また、延伸部６３は、流路デバイス１が使用される状態において第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置していてよい。この場合、第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置において、延伸部６３に第１気体放出路４６１を接続できる。そのため、第２貯留部４２の内部の気体を効率良く放出できる。
〔実施形態３〕
図９は、流路デバイス１Ｂの内部の具体的構成の一例を示す図である。図９に示すように、流路デバイス１Ｂは、第４貯留部７、第４流路４４４、及び第２気体放出路４６２を備えていない点で、流路デバイス１とは異なる。
流路デバイス１Ｂにおいてオイルを使用する場合、検体容器１００から検体溶液を導入した後、検体容器１００を挿入部２４から抜き取り、オイルが収容された容器を挿入部２４に挿入してよい。従って、流路デバイス１Ｂにおいては、第２流路４４２及び第３流路４４３は、オイルを通す流路としても機能してよい。
〔実施形態４〕
図１０は、流路デバイス１Ｃの内部の具体的構成の一例を示す図である。図１０に示すように、流路デバイス１Ｃは、第３下側貯留部６及び第３上側貯留部４５に代えて第３貯留部６Ｂを備えている点で、流路デバイス１Ｂとは異なる。また、流路デバイス１Ｃは、第３気体放出路４６３を備えていない点で、流路デバイス１Ｂとは異なる。
図１０に示すように、第３貯留部６Ｂは、その一部として、マイクロ流路基板４の片側において、鉛直上側に延伸する延伸部６２を備えてよい。延伸部６２に、第１気体放出路４６１が接続されていることにより、第２貯留部４２の内部の混合液が第１気体放出路４６１から漏れ出たとしても、混合液を第３貯留部６Ｂに貯留できる。
また、延伸部６２は、流路デバイス１が使用される状態において第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置していてよい。この場合、第２貯留部４２よりも鉛直上側に位置において、延伸部６２に第１気体放出路４６１を接続できる。そのため、第２貯留部４２の内部の気体を効率良く放出できる。
〔付記事項〕
以上、本開示に係る発明について、諸図面および実施例に基づいて説明してきた。しかし、本開示に係る発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本開示に係る発明は本開示で示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示に係る発明の技術的範囲に含まれる。つまり、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正を行うことが容易であることに注意されたい。また、これらの変形または修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
例えば、実施形態１～４の流路デバイス１、１Ａ～１Ｃ（図１、図８～図１０参照）において、検体と緩衝液とを含む検体溶液が流路デバイス１、１Ａ～１Ｃに導入されるが、これに限らず、検体のみが流路デバイス１、１Ａ～１Ｃに導入されてもよい。この場合、流路デバイス１、１Ａ～１Ｃでは、検体と試薬とが混合された混合液が第１貯留部４３へと送液される。
また、試薬は、第２貯留部４２の内部に配されていてもよい。この場合、第２貯留部４２には検体溶液（又は検体のみ）が導入され、第２貯留部４２において検体溶液（又は検体のみ）と試薬とが混合されてよい。
また、流路デバイス１、１Ａ～１Ｃは、検体に含まれるウイルスの検出のために使用される場合に限らず、様々な物質の検出のために使用されてよい。流路デバイス１、１Ａ～１Ｃは、様々な物質の定量分析のために使用されてよい。
また、第１貯留部４３は、内部に複数の凹部４３２を有する構成でなくてもよく、底面４３１が滑らかな面であってもよい。当該滑らかな面とは、視認できるレベルの凹凸を有していない面を意図しており、厳密に滑らかである面であることを求めない。この場合、流路デバイス１、１Ａ～１Ｃは、例えばデジタルエライザにも適用できる。
このように第１貯留部４３が内部に複数の凹部４３２を有する構成でない場合であっても、第１流路４４１の太さを第２流路４４２の太さよりも小さくことにより、液体が第１貯留部４３の全体に行き渡る可能性を高めることができる。そのため、当該構成においても、上述したように、液体に含まれる物質の測定精度を高めることが可能となる。
また、流路デバイス１は、第３上側貯留部４５及び第３気体放出路４６３を備えなくてもよい。この場合、第１気体放出路４６１及び第２気体放出路４６２は、直接筐体２に接続されてよい。流路デバイス１Ａ～１Ｃにおいても、第１気体放出路４６１及び／又は第２気体放出路４６２は、直接筐体２に接続されてよい。
また、流路デバイス１Ａにおいて、第３貯留部６Ａが延伸部６２及び延伸部６３の一方のみを備える構成であってもよい。この場合、第３貯留部６Ａの一部として第３上側貯留部４５を備え、延伸部６２が存在しない場合には、第２気体放出路４６２は第３上側貯留部４５に接続されてよい。また、延伸部６３が存在しない場合には、第１気体放出路４６１は第３上側貯留部４５に接続されてよい。
また、実施形態４の流路デバイス１Ｃにおいて、第３貯留部６Ｂが延伸部６２に代えて延伸部６３（図８参照）を備える構成であってもよい。この場合、第１気体放出路４６１は、図８に示すように、延伸部６３に接続されてよい。
また、流路デバイス１、１Ａ～１Ｃは、加圧スイッチ８を備えていなくてもよい。この場合、例えば、ユーザが指により検体容器１００を加圧してもよい。
１、１Ａ～１Ｃ 流路デバイス
６ 第３下側貯留部（第３貯留部）
６Ａ、６Ｂ 第３貯留部
４２ 第２貯留部
４３ 第１貯留部
４５ 第３上側貯留部（第３貯留部）
４７ 逆止弁
４３２ 凹部
４４１ 第１流路
４４２ 第２流路
４４３ 第３流路
４４４ 第４流路
４６１ 第１気体放出路
４６２ 第２気体放出路
Ｄ１ 第１距離（距離）
Ｄ２ 第２距離（距離）
Ｅｎ２ 入口
Ｉｎ 交点
Ｌ１ 第１直線
Ｌ２ 第２直線
Ｐ１ 第１接続部
Ｐ２ 第２接続部
Ｐ３ 第３接続部
Ｐ４ 第４接続部（第４流路と第２気体放出路とが接続する部分）
Ｐ５ 第５接続部（第１貯留部と第４流路とが接続する部分）

Claims (14)

  1. 液体を貯留する第１貯留部と、
    前記第１貯留部に導入される液体を貯留する第２貯留部と、
    前記第１貯留部の前記液体を通す第１流路と、
    前記第２貯留部と接続し、液体を前記第１貯留部へ通す第２流路と、
    前記第２貯留部の内部の気体を、前記第２貯留部から放出する第１気体放出路と、を備え、
    前記第１流路の太さは、前記第２流路の太さよりも小さく、
    前記第１気体放出路の太さは、前記第２流路の太さよりも小さい、流路デバイス。
  2. 液体を前記第２貯留部へ通す第３流路をさらに備える、請求項１に記載の流路デバイス。
  3. 不要となった液体を貯留する第３貯留部をさらに備え、
    前記第１気体放出路は、前記第３貯留部に接続されている、請求項１又は２に記載の流路デバイス。
  4. 液体を前記第１貯留部へ通す、前記第２流路とは別の第４流路をさらに備え、
    前記第１流路の太さは、前記第４流路の太さよりも小さい、請求項１から３の何れか１項に記載の流路デバイス。
  5. 前記第４流路の内部の気体を、前記第４流路から放出する第２気体放出路をさらに備え、
    前記第４流路と前記第２気体放出路とが接続する部分と、前記第４流路の入口との距離は、前記第４流路と前記第２気体放出路とが接続する部分と、前記第１貯留部と前記第４流路とが接続する部分との距離と比較して長い、請求項４に記載の流路デバイス。
  6. 不要となった液体を貯留する第３貯留部をさらに備え、
    前記第２気体放出路は、前記第３貯留部に接続されている、請求項５に記載の流路デバイス。
  7. 前記第１貯留部と前記第２貯留部との間に逆止弁をさらに備える、請求項１から６の何れか１項に記載の流路デバイス。
  8. 前記第１貯留部は、内部に複数の微小な凹部を有する、請求項１から７の何れか１項に記載の流路デバイス。
  9. 液体を前記第２貯留部へ通す第３流路をさらに備え、
    前記第３流路から前記第２貯留部へ流入する液体の流入方向と重なる第１直線と、前記第２貯留部から前記第２流路へ流出する液体の流出方向と重なる第２直線とは、交点を有する、請求項１に記載の流路デバイス。
  10. 前記第２貯留部と前記第２流路とが接続する部分を第１接続部としたとき、
    前記第１直線は、前記第１接続部とは異なる点を通る、請求項９に記載の流路デバイス。
  11. 前記第１気体放出路は、前記流路デバイスが使用される状態における前記第２貯留部の鉛直上側の領域に接続されている、請求項１に記載の流路デバイス。
  12. 前記第３貯留部の一部は、前記流路デバイスが使用される状態において前記第２貯留部よりも鉛直上側に位置している、請求項３に記載の流路デバイス。
  13. 前記第２貯留部と前記第２流路とが接続する部分を第１接続部とし、前記第２貯留部と前記第３流路とが接続する部分を第２接続部とし、前記第２貯留部と前記第１気体放出路とが接続する部分を第３接続部としたときに、
    前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記第２接続部と第３接続部との距離と比較して長い、請求項２に記載の流路デバイス。
  14. 前記第１接続部と前記第２接続部との距離は、前記第１接続部と前記第３接続部との距離と比較して長い、請求項１３に記載の流路デバイス。
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