JPWO2018003856A1 - Micro-well plate for forming droplet array and method of manufacturing droplet array - Google Patents

Micro-well plate for forming droplet array and method of manufacturing droplet array Download PDF

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Abstract

【課題】 液滴を簡易かつ低コストで製造でき,精密なポンプ及びピペット作業を行うことなく,濃度勾配を有する2次元液滴アレイを製造できる液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法を提供する。【解決手段】 マイクロウェル(井戸)を,流路を用いて連結した所定のマイクロウェルプレートを用い,水成分が存在する状態で試料を添加し,試料の濃度が一定になる前に,油成分を添加することにより,試料やサンプルが濃度勾配を生じた状態で,油が流路をふさぎ,これによって濃度勾配を有する2次元液滴アレイを製造できる。【選択図】 図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwell plate and droplet array for droplet array formation capable of producing droplets at a simple and low cost and producing a two-dimensional droplet array having concentration gradient without performing precise pump and pipetting operations. Provide a manufacturing method of SOLUTION: A sample is added in the presence of a water component using a predetermined micro well plate in which micro wells are connected using a flow path, and the oil component is added before the concentration of the sample becomes constant. The addition of the oil makes it possible to produce a two-dimensional droplet array having a concentration gradient by closing the flow path with the sample or the sample having the concentration gradient. [Selected figure] Figure 1

Description

本発明は,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法に関する。   The present invention relates to a microwell plate for droplet array formation and a method of manufacturing a droplet array.

2次元にアレイ化された微小液滴は,生化学的アッセイ及び医療診断のハイスループット化や低コスト化に貢献することが期待されている。例えば,創薬分野におけるタンパク質の結晶化,新薬に対する細胞の感受性の評価,がんや感染症の診断に利用されるデジタルPCR,及び微生物・細胞培養など,微小液滴は,様々な用途に応用される可能性がある(下記非特許文献1〜3)。   Microdroplets arrayed in two dimensions are expected to contribute to high throughput and cost reduction of biochemical assays and medical diagnostics. For example, microdroplets such as crystallization of protein in the field of drug discovery, evaluation of cell sensitivity to new drugs, digital PCR used for diagnosis of cancer and infection, and culture of microorganisms and cells are applied to various applications. There is a possibility that it will be (non-patent documents 1 to 3 below).

2次元液滴アレイ技術をさらに発展させるためには,精密な作業を要するポンプ・ピペット操作に依拠せずに,試薬やサンプルの濃度勾配をもつ液滴アレイを生成することが望まれる。   In order to further develop two-dimensional droplet array technology, it is desirable to generate a droplet array having concentration gradients of reagents and samples without relying on pump and pipetting operations that require precise operations.

非特許文献1には,マイクロ流体デバイス内で液滴を生成し,アレイ化する技術が記載されている。   Non-Patent Document 1 describes a technique for generating and arraying droplets in a microfluidic device.

非特許文献2には,親水性表面がパターン化された基板を用いて,液滴アレイを生成する技術が記載されている。   Non-Patent Document 2 describes a technique for generating a droplet array using a substrate on which a hydrophilic surface is patterned.

非特許文献3には,スリップチップが記載されている。スリップチップは,対面する2つの基板上に設けられた溝をスライドさせて液滴を生成する技術である。   Non-Patent Document 3 describes a slip tip. The slip chip is a technology of sliding a groove provided on two facing substrates to generate a droplet.

一般的に,2次元液滴アレイを生成するためには,ピペット操作が必要である(例えば,非特許文献3を参照)。特に,濃度勾配を有する液滴アレイを得ることは,上記のいずれの方法でも達成できず,ヒトによるピペット操作やポンプを用いた装置が必要である。   In general, pipetting is required to generate a two-dimensional droplet array (see, for example, Non-Patent Document 3). In particular, to obtain a droplet array having a concentration gradient can not be achieved by any of the above methods, and it is necessary to use a human pipetting device and a device using a pump.

R. R. Pompano, et. al., Annu. Rev. Anal. Chem., 4, 59−81, 2011.R. R. Pompano, et. al. , Annu. Rev. Anal. Chem. , 4, 59-81, 2011. E. Ueda et. al., Adv. Mater., 25, 1234−1247, 2013.E. Ueda et. Al. , Adv. Mater. , 25, 1234-1247, 2013. H. Yan, et. al., Chinese J. Anal. Chem., 43, 10, 1520−1525, 2015H. Yan, et. Al. , Chinese J. Anal. Chem. , 43, 10, 1520-1525, 2015

本発明は,液滴を簡易かつ低コストで製造できる液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a microwell plate for forming a droplet array and a method for manufacturing a droplet array which can manufacture droplets simply and at low cost.

本発明は,精密なポンプ及びピペット作業を行うことなく,濃度勾配を有する2次元液滴アレイを製造できる,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a microwell plate for droplet array formation and a method for producing a droplet array, which can produce a two-dimensional droplet array having a concentration gradient without performing precise pump and pipetting operations. I assume.

本発明は,基本的には,マイクロウェル(井戸)を,流路を用いて連結した所定のマイクロウェルプレートを用いることで,水成分が存在する状態で,油を添加すれば,油がウェルと流路を伝搬し,流路をふさぐことで,容易に液滴を生成できるという知見に基づく。   The present invention is basically based on the use of a predetermined microwell plate in which microwells (wells) are connected using a flow channel, and if oil is added in the presence of a water component, the oil will be well. Based on the finding that it is easy to generate droplets by propagating the channel and blocking the channel.

本発明は,また,水成分が存在する状態で試料を添加し,試料の濃度が一定になる前に,油成分を添加することにより,試料が濃度勾配を生じた状態で,油が流路をふさぎ,これによって濃度勾配を有する2次元液滴アレイを製造できるという知見に基づく。   The present invention also adds the sample in the presence of the water component, and adds the oil component before the concentration of the sample becomes constant, thereby causing the oil to flow in a state where the concentration gradient of the sample is generated. Based on the finding that a two-dimensional droplet array with concentration gradient can be produced.

本発明は,第1に,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレートを提供する。このプレートは,基板11,複数のウェル13a,13b,13c,13d,及び複数の流路17a,17b,17cを含む。
複数のウェル13a,13b,13c,13dは,基板上に2次元アレイ状に形成された井戸状のものである。
液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート15は,複数のウェルを有し,複数のウェルのそれぞれに液滴を形成するためのプレートである。
複数の流路17a,17b,17cは,複数のウェル13a,13b,13c,13dのうち隣接するものを連結するものである。この流路は,流路に障害物がない場合,あるウェルに存在する液体が,隣接するウェルに移動することができるものである。
The present invention firstly provides a microwell plate for droplet array formation. The plate includes a substrate 11, a plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, and a plurality of flow channels 17a, 17b, 17c.
The plurality of wells 13a, 13b, 13c and 13d are in the form of wells formed in a two-dimensional array on the substrate.
The microwell plate 15 for droplet array formation is a plate having a plurality of wells and for forming droplets in each of the plurality of wells.
The plurality of flow channels 17a, 17b, and 17c connect adjacent ones of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, and 13d. This flow path is such that when there is no obstacle in the flow path, the liquid present in one well can move to the adjacent well.

本発明の液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレートは,油路19a,19b,19c,19d,19eを有する。油路は,複数のウェル及び複数の流路に存在する油成分が移動する部分である。複数のウェル及び複数の流路に水成分が存在する状態で,油成分がプレート(ウェル,流路又は油路)に添加されることで,油成分が油路を経由し,複数のウェル及び複数の流路を伝搬する。一方,複数の流路17a,17b,17cは,水成分が複数のウェルに存在した状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分23a,23bを収容することで,水成分が隣接するウェルに移動することを防止する。このようにして,液滴21a,21b,21c,21d及び液滴アレイが形成される。   The microwell plate for forming a droplet array of the present invention has oil passages 19a, 19b, 19c, 19d and 19e. The oil passage is a portion to which oil components present in the plurality of wells and the plurality of channels move. The oil component is added to the plate (well, channel or oil channel) with the water component present in the plurality of wells and channels, whereby the oil component passes through the oil channel, the plurality of wells and Propagating multiple flow paths. On the other hand, in the plurality of channels 17a, 17b, and 17c, the water components are adjacent to each other by accommodating the oil components 23a and 23b in the plurality of channels 17a, 17b, and 17c, with the water component existing in the plurality of wells. To move to the well. Thus, the droplets 21a, 21b, 21c, 21d and the droplet array are formed.

このプレートは,溝23a,23b,23c,23dを有していてもよい。この溝は,複数のウェル及び複数の流路を通じて存在する溝である。この溝は,油路又は油路の一部として機能する。   The plate may have grooves 23a, 23b, 23c, 23d. The groove is a groove existing through the plurality of wells and the plurality of channels. This groove functions as an oil passage or part of an oil passage.

このプレートの油路は,複数のウェル及び複数の流路の下部壁面又は底面に設けられた親油性部分であってもよい。   The oil passage of this plate may be a lipophilic portion provided on the lower wall surface or the bottom surface of the plurality of wells and the plurality of flow channels.

次に,本発明の液滴アレイの製造方法について説明する。この方法は,先に説明したプレートを用いる。
複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cに水成分を添加する。
水成分が添加された後に,複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cのいずれかに油成分を添加する。
油成分が複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cに存在する連続した油路19a,19b,19c,19d,19eを通して伝搬する。
すると,水成分が複数のウェル13a,13b,13c,13dに存在する状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分23a,23bが収容される。これにより,水成分が隣接するウェルに移動することが妨げられ,水成分を含む液滴21a,21b,21c,21dが形成される。
Next, the method of manufacturing the droplet array of the present invention will be described. This method uses the plate described above.
Water components are added to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c.
After the water component is added, the oil component is added to any of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c.
The oil component propagates through the continuous oil passages 19a, 19b, 19c, 19d, 19e present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the plurality of flow channels 17a, 17b, 17c.
Then, the oil components 23a and 23b are accommodated in the plurality of flow channels 17a, 17b and 17c in a state where the water component is present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c and 13d. This prevents the water component from moving to the adjacent wells, and the droplets 21a, 21b, 21c, 21d containing the water component are formed.

上記とは別の本発明の液滴アレイの製造方法は,水成分を添加する工程の後であって,油成分を添加する工程の前に,対象液を複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cのいずれかに添加する工程をさらに含む。   The method for producing a droplet array according to the present invention different from the above is after the step of adding the water component and before the step of adding the oil component, the target liquid is added to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, It further includes the step of adding it to any of 13d and the plurality of flow paths 17a, 17b, 17c.

この場合,油成分を添加する工程は,以下のように行われることが好ましい。つまり,油成分が,対象液の濃度が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて均一となる前に添加される。すると,対象液が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて濃度勾配を有する状態で,隣接するウェルへの移動が妨げられることとなる。このようにすれば,濃度勾配を有する2次元液滴アレイを容易に得ることができることとなる。   In this case, the step of adding the oil component is preferably performed as follows. That is, the oil component is added before the concentration of the target solution becomes uniform in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d. Then, in a state where the target liquid has a concentration gradient in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, the movement to the adjacent wells is hindered. In this way, a two-dimensional droplet array having a concentration gradient can be easily obtained.

本発明は,水成分を収容させた状態で油成分を添加するだけで,液滴を簡易かつ低コストで製造できる液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法を提供できる。   The present invention can provide a microwell plate for droplet array formation and a droplet array manufacturing method which can produce droplets simply and at low cost simply by adding an oil component while containing water components.

本発明は,水成分を収容させた状態で対象液を添加し,対象液の濃度が均一になる前に,油成分を添加するだけで,精密なポンプ及びピペット作業を行うことなく,濃度勾配を有する2次元液滴アレイを製造できる,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート及び液滴アレイの製造方法を提供できる。   The present invention adds a target solution in a state of containing a water component, and adds an oil component only before the concentration of the target solution becomes uniform, without performing a precise pump and pipetting operation. It is possible to provide a microwell plate for forming a droplet array and a method of manufacturing a droplet array, which can manufacture a two-dimensional droplet array having the

図1は,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレートの概念図である。FIG. 1 is a conceptual view of a microwell plate for forming a droplet array. 図2は,1つのウェルの周辺部分の例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an example of the peripheral portion of one well. 図3は,マイクロウェルプレートの上面図の例である。図3(A)は,液滴が形成される前のマイクロウェルプレートを示し,図3(B)は,液滴が形成されたマイクロウェルプレートを示す。FIG. 3 is an example of a top view of the microwell plate. FIG. 3 (A) shows the microwell plate before droplets are formed, and FIG. 3 (B) shows the microwell plate with droplets formed. 図4は,油路を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an oil passage. 図5は,溝を有するウェル部分の上面図と断面図である。図5(A)は,上面図を示し,図5(B)は断面図を示す。FIG. 5 is a top view and a cross-sectional view of a well portion having a groove. FIG. 5A shows a top view, and FIG. 5B shows a cross-sectional view. 図6は,液滴アレイの製造方法を説明するための概念図である。FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing a droplet array. 図7は,油成分が添加された後のウェルと流路及び液滴が形成される様子を示す概念図である。FIG. 7 is a conceptual view showing how wells, channels and droplets are formed after oil components are added. 図8は,濃度勾配を有する2次元液滴アレイの製造工程を示す概念図である。FIG. 8 is a conceptual view showing a manufacturing process of a two-dimensional droplet array having a concentration gradient. 図9は,マイクロウェルプレートの製造方法の例を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual view showing an example of a method of manufacturing a microwell plate. 図10は,製造されたマイクロウェルプレートの図面に替る写真である。図10(A)は,製造されたマイクロウェルプレートの全体図を示す。図10(B)は,製造されたマイクロウェルプレートの部分拡大図を示す。FIG. 10 is a photograph replacing the drawing of the manufactured micro well plate. FIG. 10 (A) shows an overall view of the manufactured micro well plate. FIG. 10 (B) shows a partially enlarged view of the manufactured micro-well plate. 図11は,ノマルデカンを添加した後の,マイクロウェルプレートの様子を示す図面に替る写真である。図11は,ノマルデカンを添加した際の隣接する2つのウェルの様子を示す。図11(B)は,ノマルデカンを添加し15秒後の隣接する2つのウェルの様子を示す。図11(C)は,ノマルデカンを添加し30秒後の隣接する2つのウェルの様子を示す。FIG. 11 is a photograph in place of a drawing showing the appearance of the microwell plate after addition of nomardecane. FIG. 11 shows the appearance of two adjacent wells when nomardecane is added. FIG. 11 (B) shows the appearance of two adjacent wells 15 seconds after adding nomardecane. FIG. 11C shows the appearance of two adjacent wells 30 seconds after adding nomardecane. 図12は,液滴が形成されたマイクロウェルプレートを示す図面に替る写真である。FIG. 12 is a photograph in place of a drawing showing a micro-well plate in which droplets are formed. 図13は,濃度勾配を有する液滴を形成したことを示す図面に替る写真である。図13(A)は,ノマルデカンを添加した際の様子を示し,図13(B)は所定時間が経過し,液滴が形成された際の様子を示す。FIG. 13 is a photograph in place of a drawing showing that a droplet having a concentration gradient is formed. FIG. 13 (A) shows the appearance when nomardecane is added, and FIG. 13 (B) shows the appearance when droplets are formed after a predetermined time has elapsed. 図14は,得られた液滴を示す図面に替る写真である。FIG. 14 is a photograph replacing the drawing showing the obtained droplets. 図15は,得られた液滴の評価結果を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing the evaluation results of the obtained droplets. 図16は,液滴が形成された割合を示す図面に替るグラフである。FIG. 16 is a graph in place of a drawing showing the rate at which droplets are formed. 図17は,実施例における最初の装置の溝の幅と高さと,液滴が形成される割合を示す図面に替るグラフである。FIG. 17 is a graph in place of a drawing showing the width and height of the groove of the first device in the example and the ratio of droplet formation. 図18は,実施例における2番目の装置の溝の幅と高さと,液滴が形成される割合を示す図面に替るグラフである。FIG. 18 is a graph in place of a drawing showing the width and height of the groove of the second device in the example and the ratio of droplets formed. 図19は,実施例9に関する図面である。図19(A)は,実施例におけるアレイを示す概念図である。図19(B)は,ウェルのサイズを説明するための図である。図19(C)は,ウェルの状態を説明するための概念図である。図19(D)は,AgとApに基づくn−デカンによる液滴生成の結果を示す図面に替る表である。図19(E)は,AgとApに基づくn−ヘキサンによる液滴生成の結果を示す図面に替る表である。図19(F)は,AgとApに基づくn−ヘキサデカンによる液滴生成の結果を示す図面に替る表である。図19(G)は,生成液滴の様子を示す図面に替る写真である。図19(H)は連結液滴を示す図面に替る写真である。図19(I)は,n−ヘキサンが短期間で連結することを示す図面に替る写真である。図19(J)は,n−ヘキサデカンが他の溶媒に比べ低い液滴生成率であることを示す図面に替る写真である。FIG. 19 is a drawing relating to the ninth embodiment. FIG. 19A is a conceptual view showing an array in the embodiment. FIG. 19B is a view for explaining the size of the well. FIG. 19C is a conceptual diagram for explaining the state of the well. FIG. 19D is a table in place of a drawing showing the results of droplet generation by n-decane based on Ag and Ap. FIG. 19E is a table in place of a drawing showing the results of droplet formation by n-hexane based on Ag and Ap. FIG. 19F is a table in place of a drawing showing the results of droplet formation by n-hexadecane based on Ag and Ap. FIG. 19G is a photograph in place of a drawing showing the appearance of generated droplets. FIG. 19H is a photograph replacing the drawing showing connected droplets. FIG. 19I is a photograph in place of a drawing showing that n-hexane is connected in a short period of time. FIG. 19 (J) is a photograph in place of a drawing showing that n-hexadecane has a lower droplet formation rate than other solvents. 図20は,実施例10に関する図面である。図20(A)及び図20(B)は,(Ag=10,Ap=0)の場合について,n−デカンによる液滴生成前後の様子を示す図面に替る写真である。図20(C)と図20(D)は,それぞれ(Ag=10,Ap=0)と(Ag=15,Ap=4)の場合において,マイクロウェルプレート中に生成された液滴の体積を示す図面に替るグラフである。FIG. 20 is a drawing relating to the tenth embodiment. FIGS. 20A and 20B are photographs in place of drawings showing the state before and after droplet generation by n-decane for the case of (Ag = 10, Ap = 0). FIGS. 20C and 20D show the volumes of droplets generated in the microwell plate in the cases of (Ag = 10, Ap = 0) and (Ag = 15, Ap = 4), respectively. It is a graph replaced with the drawing shown. 図21は,実施例11に関する図面である。図21(A)は,3つのリザーバを有するマイクロウェルプレートに,蛍光分子ローダミンB(RhodamineB),フルオレセイン(Fluorescein),及びn−デカンを滴下する様子を示す概念図である。図21(B)は,3つのリザーバを有するマイクロウェルプレートを示す図面に替る写真である。図21(C)は,ローダミンBとフルオレセイン滴下後2時間静置し濃度勾配を生成した様子を示す図面に替る写真である。図21(D)は,図21(C)の状態の後に,n−デカンが滴下され液滴が生成された様子を示す図面に替る写真である。図21(E)は,ローダミンBの濃度勾配を示す図面に替る写真である。図21(F)は,ローダミンBの濃度勾配を示す図面に替るグラフである。図21(G)は,フルオレセインの濃度勾配を示す図面に替る写真である。図21(H)は,フルオレセインの濃度勾配を示す図面に替るグラフである。FIG. 21 is a drawing relating to an eleventh embodiment. FIG. 21 (A) is a schematic view showing how fluorescent molecule Rhodamine B (Rhodamine B), fluorescein (Fluorescein), and n-decane are dropped to a microwell plate having three reservoirs. FIG. 21 (B) is a photograph in place of a drawing showing a micro-well plate having three reservoirs. FIG. 21 (C) is a photograph in place of a drawing showing a situation in which a concentration gradient is generated by leaving for 2 hours after rhodamine B and fluorescein are dropped. FIG. 21 (D) is a photograph in place of a drawing showing a state in which n-decane is dropped to generate droplets after the state of FIG. 21 (C). FIG. 21E is a photograph replacing the drawing showing the concentration gradient of rhodamine B. FIG. 21F is a graph replaced with a drawing showing a concentration gradient of rhodamine B. FIG. 21 (G) is a photograph in place of a drawing showing the concentration gradient of fluorescein. FIG. 21H is a graph replaced with a drawing showing a concentration gradient of fluorescein. 図22は,液滴中にsf9細胞が封入されたことを示す図面に替る蛍光顕微鏡写真である。FIG. 22 is a fluorescence microscope picture replaced with a drawing showing that sf9 cells were encapsulated in the droplet.

以下,図面を用いて本発明を実施するための形態について説明する。本発明は,以下に説明する形態に限定されるものではなく,以下の形態から当業者が自明な範囲で適宜修正したものも含む。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described using the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below, and includes those appropriately modified by the person skilled in the art from the following embodiments within the obvious scope.

図1は,液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレートの概念図である。図2は,1つのウェルの周辺部分の例を示す図である。図3は,マイクロウェルプレートの上面図の例である。図3(A)は,液滴が形成される前のマイクロウェルプレートを示し,図3(B)は,液滴が形成されたマイクロウェルプレートを示す。図1に示されるように,マイクロウェルプレートは,基板上に複数のウェルを有するものである。マイクロウェルプレートは,ウェルに各種試薬や試料を収容でき,例えば,試薬評価,生物学的評価,及び病理学的評価に用いられる検出器具の一種である。マイクロウェルプレートは,例えば,特許第5848233号,特許第5642551号,特許第5592606号,特許第4965095号及び特許第4496962号に記載される通り,既に知られたものである。   FIG. 1 is a conceptual view of a microwell plate for forming a droplet array. FIG. 2 is a diagram showing an example of the peripheral portion of one well. FIG. 3 is an example of a top view of the microwell plate. FIG. 3 (A) shows the microwell plate before droplets are formed, and FIG. 3 (B) shows the microwell plate with droplets formed. As shown in FIG. 1, the microwell plate has a plurality of wells on a substrate. The microwell plate is a kind of detection instrument that can accommodate various reagents and samples in wells and is used, for example, for reagent evaluation, biological evaluation, and pathological evaluation. The microwell plate is already known as described in, for example, Patent Nos. 5848233, 5642551, 5592606, 4965095, and 4496962.

マイクロウェルプレートのうちウェルが存在する部位の大きさの例は,一辺が3mm以上50cm以下であり,3mm以上20cm以下でもよいし,5mm以上10cm以下でもよい。この部位の大きさは正方形状であってもよいし,長方形状であっても,多角形状であっても,円形又は楕円形状であってもよい。   In the example of the size of the part where the well exists in the microwell plate, one side is 3 mm or more and 50 cm or less, 3 mm or more and 20 cm or less, or 5 mm or more and 10 cm or less. The size of this portion may be square, rectangular, polygonal, circular or elliptical.

このプレートは,基板11,複数のウェル13a,13b,13c,13d,及び複数の流路17a,17b,17cを含む。基板の材質はウェルを形成できるものであれば,特に限定されない。プレートの材質は,公知のものを適宜採用すればよい。プレートの材料の例は,金属,樹脂及びセラミックスである。金属の例は,銅,及びアルミニウムである。樹脂の例は,メタクリル,アクリル,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリエチレンテフタレート,塩化ビニル,ポリアミド,ポリカーボネート,ホットメルト,フェノール,ベークライト,メラミン,ポリテトラフルオロエチレン,エポキシ及びこれらの混合樹脂である。これらの中では,ポリプロピレン,ポリスチレン,ポリカーボネート,ポリテトラフルオロエチレン又はポリエチレンが好ましい。具体的な基板の材料の例は,OSTEMER(登録商標)クリスタルクリアーである。基板の素材は,ウェルや流路の形状や,親油性及び親水性を考慮して調整すればよい。   The plate includes a substrate 11, a plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, and a plurality of flow channels 17a, 17b, 17c. The material of the substrate is not particularly limited as long as it can form a well. A well-known thing may be suitably adopted as the material of the plate. Examples of plate materials are metals, resins and ceramics. Examples of metals are copper and aluminum. Examples of the resin are methacrylic, acrylic, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyethylene tephthalate, vinyl chloride, polyamide, polycarbonate, hot melt, phenol, bakelite, melamine, polytetrafluoroethylene, epoxy and mixed resins thereof. Among these, polypropylene, polystyrene, polycarbonate, polytetrafluoroethylene or polyethylene is preferred. An example of a specific substrate material is OSTEMER® crystal clear. The material of the substrate may be adjusted in consideration of the shapes of wells and flow channels, and lipophilicity and hydrophilicity.

基板はウェルや流路と一体に成形してもよいし,基板をウェルや流路と別に成形してもよい。基板の表面の一部が,ウェル,流路,又は溝の底部となっていてもよい。この場合,基板の表面は,撥水性を有するものが好ましい。基板の表面が撥水性を有すれば,効果的に油路を形成でき,しかも液滴を効率的に形成できる。そのような基板は,例えばフッ素系の樹脂を用いた基板の例は,ポリテトラフルオロエチレン性の基板である。また,基板の表面に撥水層を設け,その基板上にウェルや流路を形成してもよい。   The substrate may be formed integrally with the well or the channel, or the substrate may be formed separately from the well or the channel. A portion of the surface of the substrate may be the bottom of the well, channel or groove. In this case, the surface of the substrate preferably has water repellency. If the surface of the substrate has water repellency, an oil passage can be formed effectively and droplets can be formed efficiently. An example of such a substrate using, for example, a fluorine-based resin is a polytetrafluoroethylene substrate. Alternatively, a water repellent layer may be provided on the surface of the substrate, and a well or a channel may be formed on the substrate.

複数のウェル13a,13b,13c,13dは,基板上に2次元アレイ状に形成された井戸状のものである。ウェルの数は,測定対象に応じて適切なものとすればよい。具体的なウェルの数は,4個以上(2×2個以上)1万個以下であることが好ましく,25個以上1000個以下でもよく,36個以上1000個以下でもよく,100個以上400個以下でもよく,225個以上400個以下でもよいし,400個以上900個以下でもよい。   The plurality of wells 13a, 13b, 13c and 13d are in the form of wells formed in a two-dimensional array on the substrate. The number of wells may be appropriate according to the measurement object. Specifically, the number of wells is preferably 4 or more (2 × 2 or more) and 10000 or less, may be 25 or more and 1000 or less, 36 or more and 1000 or less, and 100 or more and 400 or less. It may be less than or equal to 225, more than 225 and less than 400, or more than 400 and less than 900.

各ウェルは,同じ形状でもよいし,異なる形状でもよい。ウェルの形状が異なる場合,例えば,列ごとにウェルの大きさが異なる(例えば小さくなる)ようにしてもよいこのようにすることで,試料の濃度勾配を容易につけることができる。また,ウェルの大きさは,ある一点から遠ざかるにつれてウェルの大きさが異なる(例えば小さくなる)ようにしてもよい。   Each well may have the same shape or a different shape. If the shapes of the wells are different, for example, the size of the wells may be different (for example, smaller) for each row, the concentration gradient of the sample can be easily provided. Also, the size of the wells may be such that the size of the wells changes (for example, decreases) as it goes away from a certain point.

各ウェルの形状は,対象となる試料や水成分の物性に応じて適切なものを選択すればよい。ウェルの上面から見た形状は,通常円形である。一方,楕円形や多角形であっても構わない。ウェルの上面からみた面積は,0.01mm以上10mm以下であり,0.01mm以上4mm以下でも,0.05mm以上2mm以下でも,0.1mm以上1.5mm以下でもよい。ウェルの深さ(ウェルの上面から底面までの高さ)の例は,0.1mm以上1cm以下であり,0.1mm以上5mm以下でもよいし,0.3mm以上2mm以下でもよいし,0.5mm以上1mm以下でもよい。ウェルの断面形状は,矩形(又は溝部分を有する矩形)であってもよいし,深くなるほど幅が狭くなる(又は広くなる)形状であってもよい。The shape of each well may be selected appropriately according to the physical properties of the sample to be treated and the water component. The shape seen from the top of the well is usually circular. On the other hand, it may be elliptical or polygonal. The area viewed from the top of the well is 0.01 mm 2 or more and 10 mm 2 or less, 0.01 mm 2 or more and 4 mm 2 or less, 0.05 mm 2 or more and 2 mm 2 or less, or 0.1 mm 2 or more and 1.5 mm 2 or less Good. An example of the depth of the well (the height from the top surface to the bottom surface of the well) is 0.1 mm or more and 1 cm or less, and may be 0.1 mm or more and 5 mm or less, or 0.3 mm or more and 2 mm or less. 5 mm or more and 1 mm or less may be sufficient. The cross-sectional shape of the well may be rectangular (or rectangular having a groove portion), or may be narrower (or wider) as it becomes deeper.

複数の流路17a,17b,17cは,複数のウェル13a,13b,13c,13dのうち隣接するものを連結するものである。基板11の端部分には,隣接するウェルが存在しないので,流路が存在しなくてもよいし,アレイ状のウェルが基板の端部分又は端部分の先に存在すると仮定した流路が設けられてもよい。その場合,基板の端部に存在する流路は,1つでもよいし,複数であってもよい。   The plurality of flow channels 17a, 17b, and 17c connect adjacent ones of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, and 13d. Since there is no adjacent well at the end portion of the substrate 11, there may be no flow path, and a flow path is provided assuming that the arrayed wells exist at the end portion or end portion of the substrate. It may be done. In that case, the number of channels present at the end of the substrate may be one or more.

流路は,隣接するウェルを連結するものである。この流路は,流路に障害物がない場合,あるウェルに存在する液体が,隣接するウェルに移動することができるものである。流路の幅の例は,流路は,油成分が通るとともに油成分が滞在することとなる。そのため,流路における表面張力といった物理的な力を考慮して,流路の形状を選択すればよい。   The flow path is to connect adjacent wells. This flow path is such that when there is no obstacle in the flow path, the liquid present in one well can move to the adjacent well. In the example of the width of the flow path, the flow path is such that the oil component passes while the oil component passes. Therefore, the shape of the flow channel may be selected in consideration of physical force such as surface tension in the flow channel.

流路の形状は,通常は矩形である。しかし,流路の上面形状は,ある点から遠ざかるについて小さくなってもよい。また,流路の形状が矩形であっても,あるウェルから遠ざかるにつれて,流路の幅が小さくなるように(又は大きくなるように)設計されていてもよい。流路の断面形状も通常は矩形(又は溝を有する形状)である。一方,流路の形状は,深くなるほど幅が狭くなる(又は広くなる)形状であってもよい。   The shape of the flow channel is usually rectangular. However, the top shape of the flow path may be smaller as it moves away from a certain point. Further, even if the shape of the flow channel is rectangular, the width of the flow channel may be designed to be smaller (or larger) as it goes away from a certain well. The cross-sectional shape of the flow channel is also generally rectangular (or a shape having a groove). On the other hand, the shape of the flow path may be such that the width becomes narrower (or wider) as it gets deeper.

流路の長さは,ウェルの幅(流路が存在しなかったと仮定した場合のウェルの最大長さ部分)の1000分の1以上2分の1以下であり,500分の1以上3分の1以下でもよいし,200分の1以上5分の1以下でもよいし,100分の1以上8分の1以下でもよいし,50分の1以上10分の1以下でもよい。具体的な,流路の長さは,0.01mm以上5mm以下であり,0.01mm以上2mm以下であってもよいし,0.01mm以上0.5mm以下であってもよいし,0.05mm以上0.5mm以下でもよいし,0.05mm以上0.3mm以下でもよい。   The length of the channel is at least one thousandth and one half of the width of the well (the maximum length of the well assuming that there is no channel) and at least one-half to three hundredths It may be 1 or less, 1/200 or more and 1/5 or less, 1/100 or more and 1/8 or less, or 1/50 or more and 1/10 or less. Specifically, the length of the flow path is 0.01 mm or more and 5 mm or less, and may be 0.01 mm or more and 2 mm or less, 0.01 mm or more and 0.5 mm or less, or 0. 05 mm or more and 0.5 mm or less may be sufficient, and 0.05 mm or more may be 0.3 mm or less.

流路の幅は,ウェルの幅(流路が存在しなかったと仮定した場合のウェルの最大長さ部分)の100分の1以上2分の1以下であり,50分の1以上3分の1以下でもよいし,20分の1以上5分の1以下でもよいし,15分の1以上8分の1以下でもよいし,11分の1以上9分の1以下でもよい。流路の幅の例は,ウェルの幅の10分の1である。具体的な流路の幅の例は,0.01mm以上10mm以下であり,0.01mm以上0.5mm以下でもよいし,0.03mm以上0.2mm以下でもよいし,0.05mm以上0.1mm以下でもよい。   The width of the channel is not less than one hundredth and not more than one half of the width of the well (the maximum length of the well assuming that there is no channel), and at least one-fifty and a half It may be 1 or less, 1/20 or more and 1/5 or less, 1/15 or more and 1/8 or less, or 1/11 or more and 1/9 or less. An example of the width of the channel is one tenth of the width of the well. A specific example of the width of the flow path is 0.01 mm or more and 10 mm or less, may be 0.01 mm or more and 0.5 mm or less, or may be 0.03 mm or more and 0.2 mm or less, and 0.05 mm or more. It may be 1 mm or less.

流路の深さは,ウェルの深さと同じでもよいし,異なってもよい。流路の深さがウェルの深さと同じ場合,流路の上面がウェルの上面と同じ高さになるようにしてもよい。一方,流路の深さがウェルの深さと異なる場合,流路の深さがウェルの深さより浅くても(高さが低くても),深さが深くても(高さが高くても)よい。いずれにせよ,流路は,油路を含むことが好ましい。流路の底面とウェルの底面が同じ位置にあってもよいし,流路の底面がウェルの底面より低い位置にあってもよい。流路の底面とウェルの底面が同じ位置の場合は,油成分がスムーズに流路を経由することとなる。一方,流路の底面がウェルの底面より低い位置にある場合,油成分が流路に留まりやすくなる。   The depth of the channel may be the same as or different from the depth of the well. If the depth of the channel is the same as the depth of the well, the top surface of the channel may be at the same height as the top surface of the well. On the other hand, if the channel depth is different from the well depth, the channel depth may be shallower (even if the height is lower) or deeper (even if the height is higher) than the well depth. ) Good. In any case, the flow path preferably includes an oil path. The bottom of the channel and the bottom of the well may be at the same position, or the bottom of the channel may be lower than the bottom of the well. When the bottom of the flow channel and the bottom of the well are at the same position, the oil component passes through the flow channel smoothly. On the other hand, when the bottom of the channel is at a lower position than the bottom of the well, the oil component tends to stay in the channel.

このプレートは,溝23a,23b,23c,23dを有していてもよい。この溝は,複数のウェル及び複数の流路を通じて存在する溝である。この溝は,油路又は油路の一部として機能する。溝の断面形状は,矩形であってもよいし,半円状であってもよいし,逆三角形状であってもよい。   The plate may have grooves 23a, 23b, 23c, 23d. The groove is a groove existing through the plurality of wells and the plurality of channels. This groove functions as an oil passage or part of an oil passage. The cross-sectional shape of the groove may be rectangular, semicircular, or inverted triangular.

油路19a,19b,19c,19d,19eは,複数のウェル及び複数の流路に存在する油成分が移動する部分である。油路は,ウェル及び流路に存在しており,油路以外の部分と物性が何ら変わらない部分であってもよいし,何らかの物性が異なる部分であってもよい。油路は,ウェル及び流路の下部に存在し,油成分が油路を経由して移動するものが好ましい。本発明のマイクロウェルプレートは,上記したウェル及び流路を有しており,ウェル及び流路に水成分が存在する状態で,油成分を添加した場合に,ウェル及び流路を油成分が移動し,伝搬できるような形状及び物性を有している。この際の油成分が移動する部分が油路である。すなわち,本発明のマイクロウェルプレートは,新たな用途のマイクロウェルプレートであり,ウェル及び流路に水成分が存在する状態で,油成分を添加した場合に,ウェル及び流路を油成分が移動し,伝搬し,これにより液滴が形成されるという用途のマイクロウェルプレートである。   The oil passages 19a, 19b, 19c, 19d and 19e are portions through which oil components present in the plurality of wells and the plurality of flow passages move. The oil passage may exist in the well and the flow passage, and may be a portion which does not change in physical property from the portion other than the oil passage, or may be a portion which differs in some physical property. The oil passage is preferably located at the bottom of the well and the flow passage, and the oil component moves through the oil passage. The microwell plate of the present invention has the above-described wells and channels, and when the oil components are added in the presence of water components in the wells and channels, the oil components move through the wells and channels Shape and physical properties that can be propagated. The part to which the oil component at this time moves is an oil passage. That is, the micro-well plate of the present invention is a micro-well plate for new use, and when oil components are added in the presence of water components in wells and channels, oil components move in the wells and channels And propagate, and this is a microwell plate for applications where droplets are formed.

図4は,油路を説明するための図である。図4(A)に示されるように,油路19aは,ウェル又は流路の下部部分であってもよい。図4(A)に示される油路19aは,油路以外の部分と同じ物性を有している。   FIG. 4 is a diagram for explaining an oil passage. As shown in FIG. 4A, the oil passage 19a may be a well or a lower portion of the flow passage. The oil passage 19a shown in FIG. 4 (A) has the same physical properties as the portion other than the oil passage.

図4(B)に示されるように,油路は,ウェル又は流路のうち,他の部分と異なる物性を有する部位であってもよい。この場合の油路の例は,油路と油路以外の部分に異なる表面加工が施されているものである。例えば,油路以外の部分がエッチングされ,表面粗さが粗くなっていてもよい。また,油路部分のみに鏡面加工を施してもよい。油路部分にコーティングが施されることにより,油路が形成されてもよい。コーティングは,油路部分以外の部分と物性を変えることができ,油路として機能するようなものであれば,どのようなものを用いてもよい。コーティングの例は,撥水剤(疎水剤)である。撥水剤の例は,ワックス(例えば,パラフィン系ワックス及び天然ワックス),樹脂(例えば,ポリプロピレン樹脂,ポリエチレン樹脂,ポリアミド系樹脂,及びポリアミン系樹脂),フッ素樹脂(例えば,フッ素を含む樹脂,ポリテトラフルオロエチレン(PTFE),ポリフッ化ビニリデン(PVDF),ポリヘキサフルオロプロピレン,テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)ポリテトラフルオロエチレン,及びポリクロロトリフルオロエチレン),及びシリコーン樹脂(ポリメチル水素シロキサン,及びポリジメチルシロキサン)である。これらは単独で用いられてもよいし,複数が混合されて用いられてもよい。具体的なコーティングの例は,旭硝子社製のCYTOP(タイプA〜C)である。油路部分に金属を蒸着させることで,油路を形成しても構わない。このようにして形成された油路は,撥水層又は疎水層ともよべる層を形成してもよい。すると,油成分が添加された際に,水成分に比べて油成分と親和性が高いので,流路に油成分が滞留しやすくなるとともに,ウェル底面に油成分が存在し,ウェル内で液滴が形成されやすくなる。   As shown in FIG. 4 (B), the oil passage may be a portion of the well or flow path having physical properties different from those of other portions. In the example of the oil passage in this case, different surface processing is applied to the oil passage and portions other than the oil passage. For example, the portion other than the oil passage may be etched to make the surface roughness rough. Also, only the oil passage portion may be mirror-polished. The oil passage may be formed by applying a coating to the oil passage portion. The coating may be changed in physical properties from the parts other than the oil passage part, and any coating may be used as long as it functions as an oil passage. An example of the coating is a water repellent (hydrophobic agent). Examples of water repellents include waxes (eg paraffin wax and natural wax), resins (eg polypropylene resins, polyethylene resins, polyamide resins, and polyamine resins), fluorine resins (eg resins containing fluorine, poly Tetrafluoroethylene (PTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyhexafluoropropylene, tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), polytetrafluoroethylene, and polychlorotrifluoroethylene, and silicone resin (polymethyl) Hydrogen siloxane and polydimethylsiloxane). These may be used alone or a plurality of them may be mixed and used. An example of a specific coating is CYTOP (types A to C) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd. The oil passage may be formed by vapor deposition of metal on the oil passage portion. The oil passage thus formed may form a layer also referred to as a water repellent layer or a hydrophobic layer. Then, when the oil component is added, since the affinity with the oil component is higher than the water component, the oil component tends to be retained in the flow path, and the oil component is present on the bottom of the well. Droplets are likely to be formed.

図4(C)に示されるように,油路19cは,ウェル底面(及び流路底面)に存在する溝であってもよい。この溝は,油路として機能するため,ウェル底面及び流路底面を通じて設けられるものが好ましい。溝は,ウェル底面の下方向に設けられ,底面より凹んだ形状を有する部分である。図4(C)に示される例では,溝部分のみが油路として機能してもよいし,溝部分とウェル底面(及び流路底面)が油路として機能してもよい。また,溝部分の全体が油路として機能しなくても構わない。この場合,基板表面が,溝底面であるか,基板表面が溝を介して露出していてもよい。基板表面が撥水性を有する場合,ウェルをコーティング等しなくても,良好な油路を形成でき,液滴を好ましく製造できる。すると,コーティング等を行う必要がなくなるため,生産性が高まる。   As shown in FIG. 4C, the oil passage 19c may be a groove present in the bottom of the well (and the bottom of the channel). Since this groove functions as an oil passage, it is preferable that the groove be provided through the bottom of the well and the bottom of the channel. The groove is a portion provided below the bottom of the well and having a shape recessed from the bottom. In the example shown in FIG. 4C, only the groove portion may function as an oil passage, or the groove portion and the well bottom surface (and the bottom surface of the flow passage) may function as an oil passage. Further, the entire groove portion may not function as an oil passage. In this case, the substrate surface may be the bottom of the groove or the substrate surface may be exposed through the groove. When the substrate surface has water repellency, good oil paths can be formed without coating the wells, and droplets can be preferably produced. Then, since it is not necessary to perform coating etc., productivity is enhanced.

図4(D)に示されるように,油路19dは,ウェル(及び流路)底面に存在する溝であって,ウェル及び流路表面と異なる物性の表面を有するものであってもよい。この場合,異なる物性の表面は,図4(C)の例で説明したとおりである。この場合でも,油が,溝部分のみを経由して移動する必要はなく,油が,溝部分の少なくとも一部に接触し,移動すればよい。   As shown in FIG. 4D, the oil passage 19d may be a groove present in the bottom of the well (and the flow passage), and may have a surface having physical properties different from those of the well and the flow passage surface. In this case, the surfaces having different physical properties are as described in the example of FIG. 4 (C). Even in this case, the oil does not have to move only through the groove portion, and the oil may move in contact with at least a part of the groove portion.

図4(E)に示されるように,油路19dは,ウェル(及び流路)底面に存在する溝のみならずウェル(及び流路)に設けられ,他の部分と異なる物性を有する部位であってもよい。この場合も,油が油路全体に付着しつつ移動する必要はなく,油が油路の少なくとも一部に接触し,移動すればよい。   As shown in FIG. 4E, the oil passage 19d is provided not only to the groove present on the bottom of the well (and the flow passage) but also to the well (and the flow passage) and has a physical property different from other portions. It may be. Also in this case, the oil does not have to move while adhering to the entire oil passage, as long as the oil contacts at least a part of the oil passage and moves.

図5は,溝を有するウェル部分の上面図と断面図である。図5(A)は,上面図を示し,図5(B)は断面図を示す。   FIG. 5 is a top view and a cross-sectional view of a well portion having a groove. FIG. 5A shows a top view, and FIG. 5B shows a cross-sectional view.

溝が存在する場合,溝の深さDの例は,ウェルの深さ(高さ)Dの25分の1以上であり,20分の1以上2分の1以下でもよいし,10分の1以上3分の1以下でもよいし,6分の1以上4分の1以下でもよいし,5分の1でもよい。溝の幅Wは,図5(A)に示されるように流路の幅Wと同じでもよいし,流路の幅より小さくても構わない。溝の幅が流路の幅より小さい場合,溝の幅を流路の幅の3分の1以上3分の2以下とすればよく,2分の1でもよい。When there is a groove, an example of the groove depth D D is 1/25 or more of the well depth (height) D W , and may be 1/20 or more and 1⁄2 or less. It may be one-half or more and one-third or less, one-sixth or more and one-quarter or less, or one-fifth. The width W D of the groove may be the same as the width W W of the flow path as shown in FIG. 5A, or may be smaller than the width of the flow path. When the width of the groove is smaller than the width of the flow channel, the width of the groove may be 1/3 or more and 2/3 or less of the width of the flow channel, or may be 1/2.

このマイクロウェルプレートは,複数のウェル及び複数の流路に水成分が存在する状態で,油成分がプレート(ウェル,流路又は油路)に添加されることで,油成分が油路を経由し,複数のウェル及び複数の流路を伝搬する。一方,複数の流路17a,17b,17cは,水成分が複数のウェルに存在した状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分23a,23bを収容することで,水成分が隣接するウェルに移動することを防止する。このようにして,液滴21a,21b,21c,21dや液滴アレイが形成される。   In the microwell plate, the oil component is added to the plate (well, channel or oil channel) in a state where the water component is present in the plurality of wells and the plurality of channels, the oil component passes through the oil channel And propagate a plurality of wells and a plurality of channels. On the other hand, in the plurality of channels 17a, 17b, and 17c, the water components are adjacent to each other by accommodating the oil components 23a and 23b in the plurality of channels 17a, 17b, and 17c, with the water component existing in the plurality of wells. To move to the well. Thus, the droplets 21a, 21b, 21c, 21d and the droplet array are formed.

次に,本発明の液滴アレイの製造方法について説明する。この方法は,先に説明したプレートを用いて,液滴アレイを得る方法である。この方法を簡単に説明すると,以下のとおりである。水成分をウェル及び流路に収容させた状態で,油成分を添加する。すると,油成分がウェル及び流路の油路を経由し伝搬する一方で,流路に滞在する。このように油成分が流路に滞在することで,ウェル内の水成分が孤立し,液滴が形成されるというものである。以下の説明でSはステップを意味する。   Next, the method of manufacturing the droplet array of the present invention will be described. This method is a method of obtaining a droplet array using the plate described above. The method is briefly described as follows. Add the oil component while the water component is contained in the wells and channels. Then, while the oil component propagates through the oil passage of the well and the passage, it stays in the passage. The oil component thus staying in the flow path isolates the water component in the well and forms droplets. In the following description, S means step.

図6は,液滴アレイの製造方法を説明するための概念図である。図6(A)は,水成分を添加する前のプレートの様子を示す概念図である。この例は,ウェル下部に溝を有するプレートを用いている。図6(A)下図は,あるプレートの上面図と断面図を模式的に描画したものである。   FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining a method of manufacturing a droplet array. FIG. 6A is a conceptual view showing the appearance of the plate before the addition of the water component. This example uses a plate having a groove at the bottom of the well. The lower part of FIG. 6 (A) is a schematic drawing of a top view and a sectional view of a certain plate.

複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cに水成分を添加する。水成分は,対象となる試料が含まれる水溶液やアルコール溶液であってもよいし,対象試料が分散しているものや対象試料が溶解しているものであってもよい。このプレートは,複数のウェルが流路を通じて液体を流すことができるようにされている。このため,例えば,あるウェルに水成分を添加すれば,流路を通じて,複数のウェルに水成分が伝わることとなる。図6(B)は,水成分がウェル及び流路にいきわたった様子を示す概念図である。水成分は,ウェル全体に収容される量を添加してもよいし,ウェル及び流路が収容できる量から後に添加される成分(例えば,油成分)の量を除した分を除した量を添加してもよい。水成分が,ウェル全体に収容される量を添加された場合,油成分を添加した後に,ウェル内の水成分が盛り上がり液滴を形成する。このため,水成分が,ウェル全体に収容される量を添加されても構わない。   Water components are added to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c. The water component may be an aqueous solution or alcohol solution containing the target sample, or may be one in which the target sample is dispersed or one in which the target sample is dissolved. The plate is adapted to allow the wells to flow liquid through the channels. Therefore, for example, if a water component is added to a certain well, the water component is transmitted to the plurality of wells through the flow path. FIG. 6 (B) is a conceptual view showing the water component in the well and the channel. The water component may be added in an amount contained in the whole well, or an amount obtained by dividing the amount of components (for example, oil component) to be added later from the amount which can be contained in the wells and flow channels. You may add. When the water component is added in an amount to be contained in the whole well, the water component in the well swells and forms droplets after the oil component is added. For this reason, the water component may be added in an amount to be contained in the entire well.

水成分が添加された後に,複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cのいずれかに油成分を添加する。油成分は,いずれか一つのウェルから添加されてもよい。また,油成分は,いずれか一つの流路から添加されてもよい。さらに,プレートに油成分を添加するための油成分添加部を設け,油成分添加部から油成分を添加してもよい。   After the water component is added, the oil component is added to any of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c. The oil component may be added from any one well. Also, the oil component may be added from any one flow path. Furthermore, the plate may be provided with an oil component addition unit for adding an oil component, and the oil component may be added from the oil component addition unit.

油成分は,水成分と完全に混合しないものであれば,公知の油成分や有機溶媒を適宜用いることができる。油成分は,水成分に比べて,ウェル及び流路に親和性の高いものが好ましい。水成分が水を主成分として含む場合,油成分の例は,炭素数4以上20以下の液体アルカン,シリコーオンオイル,植物油,精油,及びエステル(液状)である。液体アルカンの例は,炭素数が5以上16以下の液体アルカンである。植物油の例は,コーン油,パーム油及びパーム殻油である。エステルの例は,ミリスチン酸ミリスチル,パルミチン酸ミリスチル,ステアリン酸ミリスチル,イソステアリン酸ミリスチル,オレイン酸ミリスチル,ベヘン酸ミリスチル,エルカ酸ミリスチル,ミリスチン酸セチル,パルミチン酸セチル,ステアリン酸セチル,イソステアリン酸セチル,オレイン酸セチル,ベヘン酸セチル,エルカ酸セチル,ミリスチン酸ステアリル,パルミチン酸ステアリル,ステアリン酸ステアリル,イソステアリン酸ステアリル,オレイン酸ステアリル,ベヘン酸ステアリル,エルカ酸ステアリル,ミリスチン酸イソステアリル,パルミチン酸イソステアリル,ステアリン酸イソステアリル,イソステアリン酸イソステアリル,オレイン酸イソステアリル,ベヘン酸イソステアリル,オレイン酸イソステアリル,ミリスチン酸オレイル,パルミチン酸オレイル,ステアリン酸オレイル,イソステアリン酸オレイル,オレイン酸オレイル,ベヘン酸オレイル,エルカ酸オレイル,ミリスチン酸ベヘニル,パルミチン酸ベヘニル,ステアリン酸ベヘニル,イソステアリン酸ベヘニル,オレイン酸ベヘニル,ベヘン酸ベヘニル,エルカ酸ベヘニル,ミリスチン酸エルシル,パルミチン酸エルシル,ステアリン酸エルシル,イソステアリン酸エルシル,オレイン酸エルシル,ベヘン酸エルシル,及びエルカ酸エルシルである。これらは1種で用いてもよいし,2種以上を混合して用いてもよい。   A well-known oil component and an organic solvent can be used suitably if an oil component is a thing which does not mix completely with a water component. It is preferable that the oil component has higher affinity to the well and the channel than the water component. When the water component contains water as a main component, examples of the oil component are liquid alkanes having 4 to 20 carbon atoms, silicone oils, vegetable oils, essential oils, and esters (liquid). An example of the liquid alkane is a liquid alkane having 5 to 16 carbon atoms. Examples of vegetable oils are corn oil, palm oil and palm shell oil. Examples of esters are myristyl myristate, myristyl palmitate, myristyl stearate, myristyl isostearate, myristyl oleate, myristyl behenate, myristyl erucate, cetyl myristate, cetyl palmitate, cetyl stearate, cetyl isostearate, olein Acid cetyl, cetyl behenate, cetyl erucate, stearyl myristate, stearyl palmitate, stearyl stearate, stearyl isostearate, stearyl oleate, stearyl oleate, stearyl behenate, stearyl ercate, isostearyl myristate, isostearyl palmitate, stearin Isostearyl acid, isostearyl isostearate, isostearyl oleate, isostearyl behenate, isostearyl oleate, Oleyl lysylate, oleyl palmitate, oleyl stearate, oleyl isostearate, oleyl oleate, oleyl behenate, oleyl erbate, behenyl myristate, behenyl palmitate, behenyl stearate, behenyl isostearate, behenyl oleate, behenic acid Behenyl, behenyl erucate, erucyl myristate, erucyl palmitate, erucyl stearate, erucyl isostearate, erucyl oleate, erucyl behenate, and eruclic erucile. These may be used alone or in combination of two or more.

油成分が複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cに存在する連続した油路19a,19b,19c,19d,19eを通して伝搬する。図6(C)は,油成分が伝搬する様子を模式的に描画したものである。油成分は,ウェル下部に存在し,流路とつながる溝を通して,隣接するウェルに伝搬する。なお,油成分の一部は,ウェルの上面を通して,伝搬してもよい。つまり,油成分は,基板の表面との親和性(浸透性)が水成分に比べて高いので,基板表面(ウェル表面や流路表面を含む)を通じて,伝搬することとなる。すると,水成分が複数のウェル13a,13b,13c,13dに存在する状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分が収容される。これにより,水成分が隣接するウェルに移動することが妨げられ,水成分を含む液滴21a,21b,21c,21dが形成される。   The oil component propagates through the continuous oil passages 19a, 19b, 19c, 19d, 19e present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the plurality of flow channels 17a, 17b, 17c. FIG. 6C is a schematic drawing of how the oil component propagates. The oil component exists in the lower portion of the well and propagates to the adjacent well through the groove connected to the flow path. Note that part of the oil component may propagate through the upper surface of the well. That is, since the affinity (permeability) with the surface of the substrate is higher than that of the water component, the oil component propagates through the substrate surface (including the well surface and the channel surface). Then, in a state in which the water component is present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, the oil component is accommodated in the plurality of flow paths 17a, 17b, 17c. This prevents the water component from moving to the adjacent wells, and the droplets 21a, 21b, 21c, 21d containing the water component are formed.

図7は,油成分が添加された後のウェルと流路及び液滴が形成される様子を示す概念図である。油成分が流路を通過すると,油成分の一部が流路に留まる。油成分が流路に留まる量が少ないと図7に示されるように,隣接するウェルにおいて水成分は流動できる。一方,十分な量の油成分が流路に留まる場合,図7(B)に示されるように,隣接するウェルにおいて水成分が分断され,各ウェルに液滴が形成される。図7(C)は,液滴が形成された様子を示す概念図である。   FIG. 7 is a conceptual view showing how wells, channels and droplets are formed after oil components are added. As the oil component passes through the flow path, part of the oil component remains in the flow path. If the amount of oil component remains in the flow path is small, as shown in FIG. 7, the water component can flow in the adjacent wells. On the other hand, when a sufficient amount of oil component remains in the flow path, as shown in FIG. 7B, the water component is divided in the adjacent wells, and droplets are formed in each well. FIG. 7C is a conceptual view showing a state in which a droplet is formed.

上記の液滴アレイの製造方法は,
複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cに水成分を添加する工程と,
水成分が添加された後に,複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cのいずれかに油成分を添加する工程と,
を含み,
油成分が複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cに存在する連続した油路19a,19b,19c,19d,19eを通して伝搬し,
水成分Aが複数のウェル13a,13b,13c,13dに存在する状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分23a,23bが収容され,
水成分が隣接するウェルに移動することが妨げられ,
水成分を含む液滴21a,21b,21c,21dを形成する,
液滴アレイの製造方法である。
The method of manufacturing the above-mentioned droplet array is
Adding a water component to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c;
Adding an oil component to any of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the channels 17a, 17b, 17c after the water component is added;
Including
The oil component propagates through the continuous oil passages 19a, 19b, 19c, 19d, 19e present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the plurality of flow channels 17a, 17b, 17c,
In the state where the water component A exists in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, the oil components 23a, 23b are accommodated in the plurality of flow paths 17a, 17b, 17c,
Water components are prevented from moving to the adjacent wells,
Form droplets 21a, 21b, 21c, 21d containing water components,
It is a method of manufacturing a droplet array.

上記とは別の本発明の液滴アレイの製造方法は,水成分を添加する工程の後であって,油成分を添加する工程の前に,対象液を複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cのいずれかに添加する工程をさらに含む。   The method for producing a droplet array according to the present invention different from the above is after the step of adding the water component and before the step of adding the oil component, the target liquid is added to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, It further includes the step of adding it to any of 13d and the plurality of flow paths 17a, 17b, 17c.

この場合,油成分を添加する工程は,以下のように行われることが好ましい。つまり,油成分が,対象液の濃度が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて均一となる前に添加される。すると,対象液が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて濃度勾配を有する状態で,隣接するウェルへの移動が妨げられることとなる。このようにすれば,濃度勾配を有する2次元液滴アレイを容易に得ることができることとなる。   In this case, the step of adding the oil component is preferably performed as follows. That is, the oil component is added before the concentration of the target solution becomes uniform in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d. Then, in a state where the target liquid has a concentration gradient in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, the movement to the adjacent wells is hindered. In this way, a two-dimensional droplet array having a concentration gradient can be easily obtained.

図8は,濃度勾配を有する2次元液滴アレイの製造工程を示す概念図である。この例では,対向する角に存在するウェルに,第1の対象液と第2の対象液が別々に添加されるものである。このように,対象液は1種類ではなく,複数種類であってもよい。この場合,各ウェルは,複数種類の対象液について,様々な濃度及び濃度割合を有した状態となる。対象液は,対象試料を含む液体である。対象試料の例は,各種試薬,マーカー,細胞,微生物,遺伝子,遺伝物質,ペプチド,タンパク質,及び色素であるが,これらに限定されない。   FIG. 8 is a conceptual view showing a manufacturing process of a two-dimensional droplet array having a concentration gradient. In this example, the first target solution and the second target solution are separately added to the wells present at the opposite corners. As described above, the target liquid may not be of one type but may be of plural types. In this case, each well has various concentrations and concentration ratios for a plurality of types of target solutions. The target liquid is a liquid containing a target sample. Examples of target samples include, but are not limited to, various reagents, markers, cells, microorganisms, genes, genetic material, peptides, proteins, and dyes.

複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cに水成分を添加する。
次に,水成分が添加された後に,対象液を複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cのいずれかに添加する。図8(A)に示される例では,対向する角に存在するウェルに,第1の対象液と第2の対象液が別々に添加される。すると,第1の対象液と第2の対象液が流路を伝って,隣接するウェルへと伝搬する。
対象液が添加された後であって,対象液の濃度が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて均一となる前に,複数のウェル13a,13b,13c,13d及び流路17a,17b,17cのいずれかに油成分を添加する。
油成分が複数のウェル13a,13b,13c,13d及び複数の流路17a,17b,17cに存在する連続した油路19a,19b,19c,19d,19eを通して伝搬する。
すると,水成分が複数のウェル13a,13b,13c,13dに存在する状態で,複数の流路17a,17b,17cに油成分23a,23bが収容される。これにより,水成分が隣接するウェルに移動することが妨げられ,水成分を含む液滴21a,21b,21c,21dが形成される。
Water components are added to the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, 17c.
Next, after the water component is added, the target solution is added to any of the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the plurality of flow channels 17a, 17b, 17c. In the example shown in FIG. 8A, the first target solution and the second target solution are separately added to the wells present at the opposite corners. Then, the first target liquid and the second target liquid propagate along the flow path to the adjacent wells.
The plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the flow paths 17a, 17b, and 17d are added after the target solution is added and before the concentration of the target solution becomes uniform in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d. Add the oil component to any of 17c.
The oil component propagates through the continuous oil passages 19a, 19b, 19c, 19d, 19e present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d and the plurality of flow channels 17a, 17b, 17c.
Then, the oil components 23a and 23b are accommodated in the plurality of flow channels 17a, 17b and 17c in a state where the water component is present in the plurality of wells 13a, 13b, 13c and 13d. This prevents the water component from moving to the adjacent wells, and the droplets 21a, 21b, 21c, 21d containing the water component are formed.

図8(B)は,2種類の対象液について濃度勾配を有した液滴が複数形成されたことを示す概念図である。このように,対象液が複数のウェル13a,13b,13c,13dにおいて濃度勾配を有する状態で,対象液が隣接するウェルへ移動できなくなる。このようにすれば,対象液について濃度勾配を有する2次元液滴アレイを容易に得ることができることとなる。   FIG. 8 (B) is a conceptual view showing that a plurality of droplets having concentration gradients are formed for two types of target liquids. Thus, in the state where the target liquid has a concentration gradient in the plurality of wells 13a, 13b, 13c, 13d, the target liquid can not move to the adjacent wells. In this way, it is possible to easily obtain a two-dimensional droplet array having a concentration gradient for the target liquid.

次にマイクロウェルプレートの製造方法について説明する。上記のとおりマイクロウェルプレート自体はすでに知られているので,すでに知られた方法を用いて,マイクロウェルプレートを製造すればよい。また,撥水層(疎水層)を形成するためには,例えば,撥水剤や疎水剤をウェルに添加し,溶媒を蒸発させればよい。基板,ウェル及び流路の一部の表面粗さを変化させる方法の例は,一部分をマスキングした状態でサンドブラスト処理を行うものである。このように,物理的又は科学的に物性が異なる部位を製造する方法も既に知られている。   Next, a method of manufacturing the microwell plate will be described. As described above, since the microwell plate itself is already known, the microwell plate may be manufactured using the already known method. In order to form a water repellent layer (hydrophobic layer), for example, a water repellent agent or a hydrophobic agent may be added to the well and the solvent may be evaporated. An example of a method of changing the surface roughness of the substrate, the well and a part of the flow path is to perform sandblasting with the part being masked. Thus, methods for producing physically or scientifically different sites of different physical properties are already known.

マイクロウェルプレートの製造
図9は,マイクロウェルプレートの製造方法の例を示す概念図である。
この例では,まず,マイクロウェルプレートのもととなる鋳型を用意した(図9(A))。鋳型はアクリル樹脂で製造した。鋳型は,金属であってもよい。また,この例は,ウェル下部に溝が形成されるものであった。
鋳型に,基板の原料となる樹脂を注入した(図9(B))。図9(B)の例では,OSTECCを用いた。
この例では,基板となるサイドグラスを樹脂上に搭載した後,OSTECC樹脂を硬化させるため,紫外線を照射した(図9(C))。すると,鋳型上の樹脂が硬化した。
その後,鋳型から基板をはがした(図9(D))。基板は,OSTECC樹脂で形成されているため可撓性があり(フレキシブルであり),鋳型からはがすことができた。
次に,物性の異なる部分を形成するため,CYTOP液をウェルの4分目〜6分目程度になるように添加した(図9(E))。
CYTOP液が添加された状態で,基板を100℃に加熱し,CYTOP液を固化させた(図9(F))。このようにして,撥水層(疎水層)を形成した。
Production of Micro-Well Plate FIG. 9 is a conceptual view showing an example of a method for producing a micro-well plate.
In this example, first, a template to be a base of the microwell plate was prepared (FIG. 9 (A)). The mold was made of acrylic resin. The mold may be metal. Also, in this example, a groove was formed at the bottom of the well.
The resin used as the raw material of the substrate was injected into the mold (FIG. 9 (B)). In the example of FIG. 9 (B), OSTECC was used.
In this example, after the side glass serving as the substrate is mounted on the resin, ultraviolet light is irradiated to cure the OSTECC resin (FIG. 9C). Then, the resin on the mold was cured.
After that, the substrate was peeled off from the mold (FIG. 9 (D)). The substrate was made of OSTECC resin, so it was flexible (flexible) and could be peeled off from the mold.
Next, in order to form portions with different physical properties, CYTOP solution was added so as to be about 4 minutes to 6 minutes of the well (FIG. 9 (E)).
While the CYTOP solution was added, the substrate was heated to 100 ° C. to solidify the CYTOP solution (FIG. 9 (F)). Thus, the water repellent layer (hydrophobic layer) was formed.

実施例1で製造したマイクロウェルプレートは,以下の通りであった。

Figure 2018003856
The microwell plate produced in Example 1 was as follows.
Figure 2018003856

図10は,製造されたマイクロウェルプレートの図面に替る写真である。図10(A)は,製造されたマイクロウェルプレートの全体図を示す。図10(B)は,製造されたマイクロウェルプレートの部分拡大図を示す。図10(A)に示されるように,マイクロウェルプレートが製造された。   FIG. 10 is a photograph replacing the drawing of the manufactured micro well plate. FIG. 10 (A) shows an overall view of the manufactured micro well plate. FIG. 10 (B) shows a partially enlarged view of the manufactured micro-well plate. As shown in FIG. 10A, a microwell plate was manufactured.

溝がない以外は,実施例1と同様にしてマイクロウェルプレートを製造した。   A microwell plate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that there was no groove.

CYTOPによるコート層を設けない以外は,実施例1と同様にしてマイクロウェルプレートを製造した。   A microwell plate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the coat layer by CYTOP was not provided.

CYTOPによるコート層をウェルの上面まで設けた以外は,実施例1と同様にしてマイクロウェルプレートを製造した。   A microwell plate was manufactured in the same manner as in Example 1 except that a coating layer by CYTOP was provided up to the upper surface of the well.

液滴アレイの製造
実施例1で製造したマイクロウェルプレートに水成分としてエタノールを添加し,ウェル及び流路を充てんした。その後,油成分としてノマルデカンを添加した。図11は,ノマルデカンを添加した後の,マイクロウェルプレートの様子を示す図面に替る写真である。図11(A)は,ノマルデカンを添加した際の隣接する2つのウェルの様子を示す。図11(B)は,ノマルデカンを添加し15秒後の隣接する2つのウェルの様子を示す。図11(C)は,ノマルデカンを添加し30秒後の隣接する2つのウェルの様子を示す。図11(C)に示されるように,ウェル内に液滴が形成されたことがわかる。図12は,液滴が形成されたマイクロウェルプレートを示す図面に替る写真である。
Preparation of Droplet Array Ethanol was added as a water component to the microwell plate prepared in Example 1 to fill the wells and channels. After that, nomardecane was added as an oil component. FIG. 11 is a photograph in place of a drawing showing the appearance of the microwell plate after addition of nomardecane. FIG. 11A shows the appearance of two adjacent wells when nomardecane is added. FIG. 11 (B) shows the appearance of two adjacent wells 15 seconds after adding nomardecane. FIG. 11C shows the appearance of two adjacent wells 30 seconds after adding nomardecane. As shown in FIG. 11C, it can be seen that droplets were formed in the well. FIG. 12 is a photograph in place of a drawing showing a micro-well plate in which droplets are formed.

実施例2〜4で製造したマイクロウェルプレートについても液滴が製造されるか検討した。その結果,溝を有しており,部分的に撥水層が形成されたものが最もよく液滴を形成した。一方,溝を有さず,しかも撥水層を有しないものでは,液滴が形成された数が最も少なかった。   It was examined whether droplets were also produced for the microwell plates produced in Examples 2 to 4. As a result, it had the groove, and the one in which the water repellent layer was partially formed formed the most excellent droplet. On the other hand, in the case without the groove and without the water repellent layer, the number of droplets formed was the smallest.

濃度勾配を有する2次元液滴アレイの製造
実施例1で製造したマイクロウェルプレートの対角から赤の食物色素及び青の食物色素を含む溶液を対象液として添加し,2つの対象液の濃度が均一となる前に,油成分としてノマルデカンを添加した。その様子を図13に示す。
図13は,濃度勾配を有する液滴を形成したことを示す図面に替る写真である。図13(A)は,ノマルデカンを添加した際の様子を示し,図13(B)は所定時間が経過し,液滴が形成された際の様子を示す。図13(B)に示されるように,この方法を用いることで,濃度勾配を有する状態で,液滴が2次元アレイ状に形成されたことがわかる。
Preparation of Two-Dimensional Droplet Array Having a Concentration Gradient From the diagonal of the microwell plate prepared in Example 1, a solution containing red food pigment and blue food pigment is added as a target liquid, and the concentrations of the two target liquids are Before becoming uniform, nomardecane was added as an oil component. The situation is shown in FIG.
FIG. 13 is a photograph in place of a drawing showing that a droplet having a concentration gradient is formed. FIG. 13 (A) shows the appearance when nomardecane is added, and FIG. 13 (B) shows the appearance when droplets are formed after a predetermined time has elapsed. As shown in FIG. 13 (B), it can be seen that the droplets are formed in a two-dimensional array with a concentration gradient by using this method.

実施例1で製造した9×9(合計81個)のウェルを有するマイクロウェルプレートを用意した。マイクロウェルプレートにエタノールを浸透させた後,0.5%のインディゴカルミン水溶液(青色2号)で置き換えた。続いて,ノマルヘキサン(Hexane:C14),ノマルデカン(Decane:C1022),及びノマルヘキサデカン(Hexadecane:C1634)のアルカンいずれかをおよそ10μl滴下した。それぞれのアルカンに対し,同一種類のプレートを用い,3回ずつ液滴の生成状況を調査した。評価は,以下のようにした。
液滴(droplet):ウェルに独立した水溶液(液滴)が満たされている。
連結液滴(Connected droplet):隣のウェル又は外部に水溶液(液滴)が接続している。
空(Empty):ウェルにアルカンが満たされている。
損傷ウェル(Broken well):ウェルに損傷がある。
The microwell plate having 9 × 9 wells (81 in total) prepared in Example 1 was prepared. The microwell plate was impregnated with ethanol and then replaced with a 0.5% aqueous indigo carmine solution (blue No. 2). Subsequently, about 10 μl of any of alkanes of normal hexane (Hexane: C 6 H 14 ), nomar decane (Decane: C 10 H 22 ), and normal decadecane (Hexadecane: C 16 H 34 ) was dropped. The same type of plate was used for each alkane, and the formation of droplets was investigated three times each. Evaluation was as follows.
Droplet: The well is filled with an independent aqueous solution (droplet).
Connected droplet: An aqueous solution (droplet) is connected to the adjacent well or the outside.
Empty: the well is filled with alkane.
Broken well: There is damage to the well.

図14は,得られた液滴を示す図面に替る写真である。図15は,得られた液滴の評価結果を示す図である。図15に示されるように,液滴数をカウントし,有効なウェルの数との比を取った。その結果を図16に示す。図16は,液滴が形成された割合を示す図面に替るグラフである。図16に示されるように,液滴が形成される割合は,それぞれ,0.60±0.05(Hexane),0.76±0.13(Decane),及び0.77±0.03(Hexadecane)であった。   FIG. 14 is a photograph replacing the drawing showing the obtained droplets. FIG. 15 is a diagram showing the evaluation results of the obtained droplets. As shown in FIG. 15, the number of droplets was counted and the ratio to the number of effective wells was taken. The results are shown in FIG. FIG. 16 is a graph in place of a drawing showing the rate at which droplets are formed. As shown in FIG. 16, the rate at which droplets are formed is 0.60 ± 0.05 (Hexane), 0.76 ± 0.13 (Decane), and 0.77 ± 0.03 ( Hexadecane).

溝(下部流路)の幅と高さ(ステップ)とを様々なものとした以外は実施例1と同様にして9×9のマイクロウェルプレートを2種類用意した。用意したマイクロウェルプレートの溝の幅と高さは,以下の表におけるパラメータ値(mm)として表されている。液滴が形成される割合(液滴数/井戸(ウェル)数)を以下の表に示す。また,最初の装置の溝の幅と高さと,液滴が形成される割合を図17に示す。2番目の装置の溝の幅と高さと,液滴が形成される割合を図18に示す。溝の高さ(ステップ)が0とは,溝が形成されず,パラメータ値で示される幅の流路が存在する例を示す。図17及び図18は,表2の内容をグラフ化したものであり,x軸は溝(チャネル)の幅を示し,y軸は溝の高さ(ステップ)を示し,z軸は液滴が形成される割合を示す。   Two types of 9 × 9 micro well plates were prepared in the same manner as in Example 1 except that the width and height (step) of the grooves (lower flow channels) were changed. The widths and heights of the grooves of the prepared micro-well plate are represented as parameter values (mm) in the following table. The rate at which droplets are formed (number of droplets / number of wells) is shown in the following table. Also, the width and height of the groove of the first device, and the rate at which droplets are formed are shown in FIG. The groove width and height of the second device and the rate at which droplets are formed are shown in FIG. When the height (step) of the groove is 0, no groove is formed, and there is an example in which a channel having a width indicated by the parameter value exists. 17 and 18 are graphs of the contents of Table 2. The x-axis represents the width of the groove (channel), the y-axis represents the height of the groove (step), and the z-axis represents the droplet Indicates the rate of formation.

Figure 2018003856
Figure 2018003856

上記の結果から,溝の幅は,0.02mm以上0.08mm以下で液滴が形成される割合が高いことがわかる。また,溝の幅が0.02mmでも十分に液滴が形成されているから,溝の幅が,0.02以下の場合であっても,液滴が効果的に形成される可能性があるといえる。また,溝がないものと,溝があるものとの間で,液滴形成において有意差は見いだされなかったものの,溝の高さ(ステップ)が0.2mm及び0.4mmであって,溝の幅が0.08mm以下の場合は,安定的に液滴が形成されていた。このため,溝の高さが0.2mm以上0.4mm以下であって,溝の幅が0.08mm以下の場合に高い割合で液滴が形成されることがわかる。なお,上記の例は,溝の高さを0.2mm及び0.4mmのものであり,いずれも良好な液滴形成率を示した。このため,溝の高さは,0.2mmや0.4mmに限定されず,溝の高さが0.2mm以下や,0.4mm以上の場合であっても,液滴を形成できると考えられる。   From the above results, it can be seen that the width of the groove is 0.02 mm or more and 0.08 mm or less, and the rate of formation of droplets is high. Also, since droplets are sufficiently formed even when the groove width is 0.02 mm, droplets may be effectively formed even when the groove width is 0.02 or less. It can be said. Also, although no significant difference was found in droplet formation between the one without the groove and the one with the groove, the groove height (step) was 0.2 mm and 0.4 mm, When the width of is less than 0.08 mm, droplets were stably formed. Therefore, it can be seen that droplets are formed at a high rate when the groove height is 0.2 mm or more and 0.4 mm or less and the groove width is 0.08 mm or less. In the above example, the groove height was 0.2 mm and 0.4 mm, and both showed a good droplet formation rate. Therefore, the height of the groove is not limited to 0.2 mm or 0.4 mm, and it is considered that droplets can be formed even if the height of the groove is 0.2 mm or less or 0.4 mm or more. Be

ウェルアレイの寸法及び有機溶媒の種類に関する液滴生成率の調査
図19(A)に示されるように4×19のウェルを有するアレイを用意した.アレイの一端には溶媒導入用のリザーバを製作した.図19(B)のように,ウェルの直径(D),幅(W),高さ(H),ステップ高さ(S)からAg=D/WとAp=S/Wを定義し,これらの値をもとに液滴生成率を調べた.DとHを500 μmに固定し,WとSの値を変更しAgとApの値を変更した.溶媒導入後ウェル中の残存水溶液は生成液滴,連結液滴と液滴無の3状態に分類でき,液滴生成率は,生成液滴数を有効なウェル数で割った値と定義した.観察のため,水溶液として青色の0.5%インディゴカルミン水溶液を使用した.溶媒として,水と混ざり合わないn−デカン,n−ヘキサンとn−ヘキサデカンを使用した.
Investigation of Droplet Generation Rate on Well Array Size and Type of Organic Solvent As shown in FIG. 19 (A), an array having 4 × 19 wells was prepared. At one end of the array, a reservoir for solvent introduction was fabricated. As shown in FIG. 19 (B), Ag = D / W and Ap = S / W are defined from the well diameter (D), width (W), height (H) and step height (S). The drop generation rate was investigated based on the value of. The D and H were fixed at 500 μm, the values of W and S were changed, and the values of Ag and Ap were changed. The residual aqueous solution in the wells after solvent introduction can be classified into three states: formed droplets, connected droplets, and no droplets, and the droplet generation rate is defined as the number of generated droplets divided by the number of effective wells. A blue 0.5% indigo carmine aqueous solution was used as the aqueous solution for observation. As solvents, n-decane, n-hexane and n-hexadecane immiscible with water were used.

図19(D)は,AgとApに基づくn−デカンによる液滴生成の結果を表している.Ag=15の時,9割以上の割合で液滴生成を行うことができた.図19(G)と図19(H)はそれぞれ,生成液滴と連結液滴を示している.図19(E)と図19(F)のように,n−ヘキサンとn−ヘキサデカンを用いて液滴生成を行うことができた.N−ヘキサンを用いた場合,他の溶媒を用いた場合よりも高い液滴生成率を示すことが分かった.これは,n−ヘキサンが他の溶媒に比べ粘性が低く広範囲に浸透できることが理由として考えられる.しかしながら,n−ヘキサンは揮発性溶媒であるため,図19(I)のように数秒で連結してしまうことが分かった.n−ヘキサデカンを用いた場合,図19(F)のように他の溶媒に比べ低い液滴生成率が観察された.   FIG. 19 (D) shows the result of droplet formation by n-decane based on Ag and Ap. When Ag = 15, droplet generation could be performed at a rate of 90% or more. FIG. 19 (G) and FIG. 19 (H) show the generated droplet and the connected droplet, respectively. As shown in FIG. 19 (E) and FIG. 19 (F), droplet formation could be performed using n-hexane and n-hexadecane. It was found that when N-hexane was used, the droplet formation rate was higher than when other solvents were used. It is considered that this is because n-hexane has low viscosity and can permeate widely, as compared with other solvents. However, since n-hexane is a volatile solvent, it was found that it would be connected in a few seconds as shown in FIG. 19 (I). When n-hexadecane was used, as shown in FIG. 19 (F), a lower droplet formation rate was observed compared to other solvents.

マイクロウェルプレート中の生成液滴の体積評価
2種類のパラメータ(Ag=10, Ap=0,下部流路無し)と(Ag=15, Ap=4,下部流路有り)のマイクロウェルプレートを用い,図20(A)と図20(B)のようにn−デカンにより液滴を生成した.水溶液中に赤色蛍光を示すローダミンB(RhodamineB)を含ませ,蛍光による観察を可能とした.生成液滴をn−デカン中に浸し,共焦点顕微鏡により3次元画像を取得し,1列(column)おきに液滴の体積を概算した.
Volume evaluation of generated droplets in microwell plate Using microwell plate of two kinds of parameters (Ag = 10, Ap = 0, no lower channel) and (Ag = 15, Ap = 4, lower channel) As shown in FIG. 20 (A) and FIG. 20 (B), droplets were generated by n-decane. Rhodamine B (Rhodamine B), which exhibits red fluorescence, was included in the aqueous solution to enable fluorescence observation. The resulting droplets were immersed in n-decane, three-dimensional images were obtained with a confocal microscope, and the volume of the droplets was estimated every other column.

図20(C)と図20(D)は,(Ag=10, Ap=0)と(Ag=15, Ap=4)の場合であり,それぞれのマイクロウェルプレート中に生成された液滴の体積を示している.(Ag=10, Ap=0)では列数が増加するごとに液滴の体積が微増しているのに対し,(Ag=15, Ap=4)ではそのような傾向は確認されなかった.この結果から,下部流路を設けることで列ごとの体積変化を抑制できることが分かった.   FIGS. 20 (C) and 20 (D) are the cases of (Ag = 10, Ap = 0) and (Ag = 15, Ap = 4), and the droplets generated in the respective microwell plates Volume is shown. In (Ag = 10, Ap = 0), the volume of the droplet increases slightly as the number of columns increases, while in (Ag = 15, Ap = 4) such a tendency is not confirmed. From this result, it was found that the volume change of each row can be suppressed by providing the lower channel.

蛍光強度測定による濃度勾配を有するアレイの実証
図21(A)及び図21(B)のように,3つのリザーバを有するマイクロウェルプレートを製作した.これらのリザーバにはそれぞれ,赤色蛍光を発する蛍光分子ローダミンB(RhodamineB)と緑色蛍光を発するフルオレセイン(Fluorescein),及びn−デカンが滴下される.ローダミンBとフルオレセイン滴下後2時間静置し濃度勾配を生成した(図21(C))後,n−デカンが滴下され液滴が生成された(図21(D)).
Demonstration of Array Having Concentration Gradient by Fluorescence Intensity Measurement As shown in FIGS. 21 (A) and 21 (B), a microwell plate having three reservoirs was fabricated. The fluorescent molecule Rhodamine B (Rhodamine B), which emits red fluorescence, and fluorescein (Fluorescein), which emits green fluorescence, are dropped to these reservoirs, respectively. After the rhodamine B and fluorescein were dropped, it was allowed to stand for 2 hours to generate a concentration gradient (FIG. 21 (C)), and then n-decane was dropped to generate droplets (FIG. 21 (D)).

図21(E)〜図21(H)のように,ローダミンBとフルオレセインの濃度勾配を液滴中に含有することに成功した.   As shown in FIG. 21 (E) to FIG. 21 (H), the concentration gradient of rhodamine B and fluorescein was successfully contained in the droplet.

細胞封入実験
Sf9と呼ばれる細胞の封入実験を行った.初めに,カルセイン(Calcein)−AMという細胞内のエステラーゼ反応により緑色蛍光を発する物質で染色されたsf9細胞を用意した.続いてマイクロウェルプレート中にこのsf9細胞を含む培地を満たし,続いてn−デカンの滴下により液滴生成を行った.蛍光顕微鏡での観察を行うと,図22のように液滴中にsf9細胞が封入されていることが確認された.
Cell entrapment experiment We performed entrapment experiment of cell called Sf9. First, sf9 cells stained with a substance that emits green fluorescence due to an intracellular esterase reaction, such as Calcein (AM), were prepared. Subsequently, the microwell plate was filled with the medium containing sf9 cells, followed by droplet generation by dropping n-decane. As a result of observation under a fluorescence microscope, it was confirmed that sf9 cells were encapsulated in the droplet as shown in FIG.

本発明は,理化学機器産業の分野で利用されうる。本発明は,新薬の開発や,生物学的な実験,化学的な実験において利用されうる。   The present invention can be used in the field of scientific and chemical equipment industry. The present invention can be used in new drug development, biological experiments, and chemical experiments.

11 基板; 13a,13b,13c,13d ウェル;
15 マイクロウェルプレート;17a,17b,17c 流路;
19a,19b,19c,19d,19e 油路;
21a,21b,21c,21d 液滴;
23a,23b,23c,23d 溝

11 substrates; 13a, 13b, 13c, 13d wells;
15 micro well plates; 17a, 17b, 17c channels;
19a, 19b, 19c, 19d, 19e oil passages;
21a, 21b, 21c, 21d droplets;
23a, 23b, 23c, 23d grooves

Claims (5)

基板(11)と,
前記基板上に設けられ,2次元アレイ状に形成された複数のウェル(13a,13b,13c,13d)を含む,
液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)であって,
前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)のうち隣接するものを連結する複数の流路(17a,17b,17c)をさらに有し,
前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記複数の流路(17a,17b,17c)は,前記複数のウェル及び前記複数の流路に水成分が存在する状態で,油成分が添加されることで,前記油成分が前記複数のウェル及び前記複数の流路を伝搬する,連続した油路(19a,19b,19c,19d,19e)を有し,
前記複数の流路(17a,17b,17c)は,前記水成分が前記複数のウェルに存在した状態で,前記複数の流路(17a,17b,17c)に油成分(23a,23b)を収容することで,前記水成分が隣接するウェルに移動することを防止し,液滴(21a,21b,21c,21d)が形成される,
液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)。
Substrate (11),
A plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) provided on the substrate and formed in a two-dimensional array;
A microwell plate (15) for forming a droplet array,
It further has a plurality of flow paths (17a, 17b, 17c) connecting adjacent ones of the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d),
In the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the plurality of channels (17a, 17b, 17c), an oil component is present in a state in which water components exist in the plurality of wells and the plurality of channels. It has a continuous oil passage (19a, 19b, 19c, 19d, 19e) through which the oil component propagates through the plurality of wells and the plurality of channels by being added;
The plurality of flow paths (17a, 17b, 17c) accommodate oil components (23a, 23b) in the plurality of flow paths (17a, 17b, 17c) in a state where the water component is present in the plurality of wells By doing so, the water component is prevented from moving to the adjacent wells, and droplets (21a, 21b, 21c, 21d) are formed,
Microwell plate for droplet array formation (15).
請求項1に記載の液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)であって,
前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記複数の流路(17a,17b,17c)を通じて存在する溝(23a,23b,23c,23d)をさらに有する,
液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)。
A micro-well plate (15) for droplet array formation according to claim 1, comprising
It further has grooves (23a, 23b, 23c, 23d) present through the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the plurality of flow channels (17a, 17b, 17c),
Microwell plate for droplet array formation (15).
請求項1に記載の液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)であって,
前記油路(19a,19b,19c,19d)は,前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記複数の流路(17a,17b,17c)の下部壁面又は底面に設けられた親油性部分である,
液滴アレイ形成用のマイクロウェルプレート(15)。
A micro-well plate (15) for droplet array formation according to claim 1, comprising
The oil passages (19a, 19b, 19c, 19d) are provided on lower wall surfaces or bottom surfaces of the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the plurality of flow passages (17a, 17b, 17c). Oily part,
Microwell plate for droplet array formation (15).
基板(11)と,
前記基板上に設けられ,2次元アレイ状に形成された複数のウェル(13a,13b,13c,13d)と,
前記複数のウェルのうち隣接するものを連結する複数の流路(17a,17b,17c)と,を含む,
マイクロウェルプレート(15)を用い,
前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記流路(17a,17b,17c)に水成分を添加する工程と,
前記水成分が添加された後に,前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記流路(17a,17b,17c)のいずれかに油成分を添加する工程と,
を含み,
前記油成分が前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記複数の流路(17a,17b,17c)に存在する連続した油路(19a,19b,19c,19d,19e)を通して伝搬し,
前記水成分が前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)に存在する状態で,前記複数の流路(17a,17b,17c)に前記油成分(23a,23b)が収容され,
前記水成分が隣接するウェルに移動することが妨げられ,
前記水成分を含む液滴(21a,21b,21c,21d)を形成する,
液滴アレイの製造方法。
Substrate (11),
A plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) provided on the substrate and formed in a two-dimensional array;
A plurality of flow paths (17a, 17b, 17c) connecting adjacent ones of the plurality of wells;
Using the microwell plate (15),
Adding a water component to the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the flow path (17a, 17b, 17c);
Adding an oil component to any of the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the flow path (17a, 17b, 17c) after the water component is added;
Including
The oil component propagates through continuous oil passages (19a, 19b, 19c, 19d, 19e) present in the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the plurality of flow passages (17a, 17b, 17c) The
The oil components (23a, 23b) are accommodated in the plurality of flow channels (17a, 17b, 17c) in a state where the water components are present in the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d),
The water component is prevented from moving to the adjacent well,
Forming droplets (21a, 21b, 21c, 21d) containing the water component,
Method of manufacturing a droplet array.
請求項4に記載の液滴アレイの製造方法であって,
前記水成分を添加した後であって,前記油成分を添加する前に,対象液を前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)及び前記複数の流路(17a,17b,17c)のいずれかに添加する工程をさらに含み,
前記油成分が,前記対象液の濃度が前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)において均一となる前に添加されることで,前記対象液が前記複数のウェル(13a,13b,13c,13d)において濃度勾配を有する状態で,隣接するウェルへの移動が妨げられる,
液滴アレイの製造方法。
5. A method of manufacturing a droplet array according to claim 4,
After the addition of the water component and before the addition of the oil component, the target solution is formed of the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d) and the plurality of flow channels (17a, 17b, 17c). Further including the step of adding to either
The oil component is added before the concentration of the target fluid becomes uniform in the plurality of wells (13a, 13b, 13c, 13d), whereby the target fluid is added to the plurality of wells (13a, 13b, 13c). , 13d) with a concentration gradient, which prevents movement to adjacent wells,
Method of manufacturing a droplet array.
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