WO2022025044A1 - 流路デバイス - Google Patents

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WO2022025044A1
WO2022025044A1 PCT/JP2021/027699 JP2021027699W WO2022025044A1 WO 2022025044 A1 WO2022025044 A1 WO 2022025044A1 JP 2021027699 W JP2021027699 W JP 2021027699W WO 2022025044 A1 WO2022025044 A1 WO 2022025044A1
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WO
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flow path
storage unit
storage
gas discharge
liquid
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PCT/JP2021/027699
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English (en)
French (fr)
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昌紀 佐藤
優 永田
智之 小野
優季 仲山
Original Assignee
京セラ株式会社
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Publication date
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Priority to CN202180060529.0A priority patent/CN116134321A/zh
Priority to US18/018,502 priority patent/US20230294094A1/en
Priority to JP2022539483A priority patent/JPWO2022025044A1/ja
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Definitions

  • This disclosure relates to flow path devices.
  • Patent Document 1 discloses a technique that can be used to detect virus particles such as influenza virus.
  • the flow path device includes a first storage section for storing a liquid, a first flow path for passing the liquid in the first storage section, and a second flow path for passing the liquid to the first storage section.
  • the first flow path is provided with a path, and the thickness of the first flow path is smaller than the thickness of the second flow path.
  • FIG. It is a figure which shows an example of the specific structure inside the flow path device of Embodiment 1.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows an example of the flow of preparation of a sample. It is a plan view and the side view which shows an example of the appearance shape of the flow path device of Embodiment 1.
  • FIG. It is a top view and the side view which shows an example of the schematic internal structure of the flow path device of Embodiment 1.
  • FIG. It is a side view which shows a part of the 1st storage part roughly.
  • It is a schematic diagram which shows an example of a check valve.
  • the flow path device 1 of the present disclosure is used for detecting a virus contained in a sample (sample) collected from a user and performing a quantitative analysis of the virus.
  • a sample sample
  • the sample and the reagent are mixed inside the flow path device 1, and the mixed solution is temporarily stored in the first storage unit 43 (see FIG. 1) (described later). ) Is stored.
  • the sample may be, for example, a substance derived from a living body.
  • the sample include urine, blood, sweat, saliva, nasal discharge and the like.
  • a reagent is a substance containing a substrate that reacts with a virus contained in a sample.
  • the substrate reacts with the enzyme that the virus has.
  • the reaction of the enzyme with the substrate produces a reaction product.
  • a reagent containing 4-methylumbelliferyl- ⁇ -D-neuraminic acid is used as a substrate that reacts with the influenza virus enzyme neuramidase.
  • the reaction of neuraminidase with 4-methylumbelliferyl- ⁇ -D-neuraminic acid yields 4-methylumbelliferone as a reaction product.
  • the reaction product emits fluorescence having a specific peak wavelength, for example, in response to being irradiated with light having a predetermined peak wavelength.
  • a detection device (not shown) including a light emitting unit that irradiates the first storage unit 43 with the light and a light receiving unit that receives the fluorescence emitted from the first storage unit 43.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the flow of sample preparation.
  • a sample container 100 for storing a sample collected from a user is prepared.
  • the sample container 100 includes a container body 101, and the container body 101 may contain a buffer solution for diffusing a sample.
  • the bottom 102 of the container body 101 may be made of a material that breaks due to physical pressure.
  • the sample container 100 is inserted into the insertion portion 24 (see FIG. 4) of the flow path device 1 so that the bottom portion 102 faces the flow path device 1, the flow path protrusion 49 of the flow path device 1 is inserted into the bottom portion 102. (See FIG. 4) punctures.
  • the container body 101 and the microchannel substrate 4 (see FIG. 4) included in the channel device 1 can communicate with each other.
  • a lid 103 or a sampler 104 can be attached to the container body 101.
  • the lid 103 is attached to the container body 101 to form the sample container 100.
  • the sampler 104 is provided with a sample collection unit 106 at the tip of the lid portion 105.
  • the user When collecting saliva as a sample, for example, the user inserts the sample collection unit 106 into the user's mouth to attach saliva to the sample collection unit 106. After the saliva is attached to the sample collection unit 106, the sampler 104 is attached to the container body 101 instead of the lid 103.
  • the lid 103 and the lid 105 and the tip of the container body 101 may have a screw structure.
  • the screw structure when the sampler 104 is attached to the container body 101, the lid 105 can be closed to the container body 101 while rotating the sample collection unit 106 with the insertion direction of the sampler 104 as the rotation axis. Therefore, since the buffer solution can be agitated, saliva (virus contained in saliva) adhering to the sample collection unit 106 can be mixed with the buffer solution substantially uniformly.
  • the sample collection unit 106 may be, for example, a fold-shaped resin member.
  • the virus contained in saliva can be efficiently mixed with the buffer solution as compared with the case where the sample collecting unit 106 is composed of a cotton-like member such as a cotton swab.
  • it is fold-shaped it is possible to reduce the adsorption of the virus contained in saliva to the sample collecting unit 106 as compared with the case where it is composed of a cotton-like member.
  • the sample collecting unit 106 when the sample collecting unit 106 is immersed in the buffer solution, the residual saliva in the sample collecting unit 106 due to the capillary phenomenon can be reduced, and the efficiency of saliva discharge into the buffer solution can be improved.
  • the sample collecting unit 106 may have a spatula structure in order to improve the stirring efficiency.
  • a mixture of a sample and a buffer solution is referred to as a sample solution.
  • FIG. 3 is a plan view and a side view showing an example of the external shape of the flow path device 1.
  • Reference numeral 301 in FIG. 3 is a plan view (plan view when viewed from the + Z direction to the ⁇ Z direction) when the flow path device 1 is viewed from the surface 21 side.
  • Reference numeral 302 in FIG. 3 is a side view (side view when viewed from the ⁇ Y direction to the + Y direction) when the flow path device 1 is viewed from the second side surface 232 side.
  • Reference numeral 303 is a plan view (plan view when viewed from the ⁇ Z direction to the + Z direction) when the flow path device 1 is viewed from the back surface 22 side.
  • the flow path device 1 is covered with a housing 2.
  • the housing 2 includes a front surface 21, a back surface 22 which is a surface opposite to the front surface 21, and a first side surface 231 and a second side surface 232, a third side surface 233, and a fourth side surface 234 which stand up from the front surface 21 and the back surface 22. , Have.
  • a pressure switch 8 may be provided on the surface 21 side.
  • the pressure switch 8 will be described later.
  • the surface 21 may be provided with an identification code 27 for identifying the flow path device 1.
  • the front surface 21 may be provided with the first window portion 25, and the back surface 22 may be provided with the second window portion 26.
  • the first storage unit 43 is located between the light irradiation unit and the light receiving unit of the detection device. At this time, the first storage unit 43 may be located on a straight line that virtually connects the light irradiation unit and the light receiving unit of the detection device, or the light irradiation unit and the light receiving unit of the detection device may be located on a straight line. It may be located on an optically connected line.
  • the first window unit 25 is provided at a position facing the first storage unit 43, and is a portion that allows light emitted from the light irradiation unit to pass through and leads to the first storage unit 43.
  • the second window portion 26 is provided at a position facing the first storage portion 43, and is a portion that allows the fluorescence emitted from the first storage portion 43 to pass through and leads to the light receiving portion.
  • an insertion portion 24 into which the sample container 100 can be inserted into the flow path device 1 may be provided on the first side surface 231 side.
  • the flow path device 1 has the sample container 100 inserted in the insertion portion 24, and the first side surface 231 is vertically upward (-X direction). Used in the state.
  • FIG. 4 is a plan view and a side view showing an example of a schematic internal structure of the flow path device 1.
  • Reference numeral 401 in FIG. 4 is a plan view corresponding to reference numeral 301, and is a plan view from which the surface 21 is removed.
  • Reference numeral 402 is a plan view corresponding to reference numeral 302, and is a side view from which the second side surface 232 is removed.
  • Reference numeral 403 is a side view when viewed from the first side surface 231 (side view when viewed from the ⁇ X direction to the + X direction), and is a side view from which the first side surface 231 is removed.
  • Reference numeral 404 is a side view when viewed from the third side surface 233 (side view when viewed from the + X direction to the ⁇ X direction), and is a side view from which the third side surface 233 is removed.
  • the flow path device 1 includes a micro flow path substrate 4, a third lower storage section 6, a fourth storage section 7, and a pressurizing switch 8 inside the housing 2. good.
  • the third lower storage unit 6 may function as a third storage unit for storing unnecessary liquid together with the third upper storage unit 45 (see FIG. 1) described later. That is, in the present embodiment, the third storage unit may include the third lower storage unit 6 and the third upper storage unit 45.
  • the microchannel substrate 4 may be a channel substrate into which the sample solution is introduced from the sample container 100 inserted into the insertion portion 24.
  • the microchannel substrate 4 may include a first reservoir 43 and a channel protrusion 49.
  • the first storage unit 43 may temporarily store a mixed liquid (liquid) in which a sample solution and a reagent are mixed. As a result, the detection device can irradiate the mixed liquid stored in the first storage unit 43 with light and receive the fluorescence emitted from the reaction product contained in the mixed liquid.
  • FIG. 5 is a side view schematically showing a part of the first storage unit 43.
  • the first storage unit 43 may have a plurality of minute recesses 432 inside.
  • the plurality of minute recesses 432 may be arranged two-dimensionally over the entire bottom surface 431 of the first storage unit 43. That is, the first storage unit 43 may function as a microchamber array.
  • the size of each recess 432 may be defined to be large enough to introduce one virus particle.
  • the first storage unit 43 may have a flat shape in which the area when viewed in a plan view is larger than the area when viewed in a side view. This makes it possible to increase the efficiency of filling each recess 432 with the mixed solution even when the sample solution is small.
  • the flow path protrusion 49 protrudes from the micro flow path substrate 4 toward the insertion portion 24, and may puncture the bottom 102 of the sample container 100 inserted into the insertion portion 24. Details of the microchannel substrate 4 will be described later.
  • the third lower storage unit 6 may be connected to the first storage unit 43 and store the mixed liquid that is no longer needed in the first storage unit 43.
  • the third lower storage unit 6 may be a vertically lower portion of the third storage unit in a state where the flow path device 1 is used.
  • the third lower storage unit 6 is arranged vertically below the microchannel substrate 4 in a state where the channel device 1 is used. Therefore, it is possible to reduce the possibility that the mixed liquid stored in the third lower storage unit 6 will flow back to the first storage unit 43.
  • the fourth storage unit 7 may be connected to the first storage unit 43 and store oil (liquid) for introducing the mixed liquid into each recess 432.
  • the connection portion of the fourth storage portion 7 with the first storage portion 43 may be made of a material that breaks due to physical pressure.
  • the fourth storage unit 7 is arranged vertically above the microchannel substrate 4 in a state where the channel device 1 is used. As a result, even when air is contained inside the fourth storage unit 7, it is possible to reduce the possibility that air bubbles are mixed in the microchannel substrate 4.
  • the oil may be a liquid that is difficult to mix with an aqueous solution such as a sample and a sample solution.
  • the oil may be, for example, an organic solvent and may be an aprotic solvent.
  • As the aprotic solvent for example, a hydrocarbon solvent or a fluorine solvent can be used, and as an example, a perfluorocarbon solvent can be used.
  • the connection portion of the fourth storage unit 7 with the first storage unit 43 is broken by pressurization, and the first storage unit 43 is filled with oil.
  • the mixed liquid can be pushed into each recess 432.
  • the residual mixed liquid that has not been introduced into each recess 432, which is located on the bottom surface 431 can be flushed to the third lower storage portion 6.
  • the detection device can detect the number of virus particles depending on the presence or absence of light emission from the recess 432. Therefore, if the mixed liquid is present in a region other than the recess 432, the number of particles may not be detected accurately.
  • the pressurizing switch 8 may pressurize the sample container 100 inserted in the insertion portion 24.
  • the pressure switch 8 may include an operation unit 81 operated by the user and a pressure unit 82 that pressurizes the sample container 100.
  • the operation unit 81 is connected to the pressurizing unit 82, and the pressurizing unit 82 may move in accordance with the movement of the operating unit 81.
  • the pressurizing section 82 is located adjacent to the insertion section 24, and the side portion of the sample container 100 (specifically, the container body 101) is arranged at a position where pressurization is possible.
  • the operation unit 81 is moved to the insertion unit 24 side (-Y direction; the direction of the arrow indicated by reference numerals 401 and 403), the pressurizing unit 82 also moves in the same direction, and as a result, the pressurizing unit 82 of the sample container 100 Pressurize the sides. Thereby, the amount of the sample solution introduced into the microchannel substrate 4 can be adjusted.
  • pressurizing amount of the pressurizing section 82 (moving amount of the pressurizing section 82) is adjusted to such an extent that the mixed solution can be distributed inside the first storage section 43 in one virus detection. good.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a specific configuration inside the flow path device 1.
  • the microchannel substrate 4 may include a second storage section 42, a first storage section 43, and a third upper storage section 45.
  • the micro flow path substrate 4 includes a first flow path 441, a second flow path 442, a third flow path 443, a fourth flow path 444, a first gas discharge path 461, a second gas discharge path 462, and a third.
  • a gas discharge path 463 may be provided.
  • the vertical upper side in the state where the flow path device 1 is used may be simply referred to as the vertical upper side.
  • the vertical lower side in a state where the flow path device 1 is used may be simply referred to as a vertical lower side.
  • the second storage unit 42 may temporarily store the liquid introduced into the first storage unit 43.
  • the liquid may be a mixed liquid in which the sample solution and the reagent introduced from the third flow path 443 are mixed.
  • the mixed liquid may be agitated while being temporarily stored.
  • the volume of the second storage unit 42 may be larger than the volume of the first storage unit 43.
  • the third flow path 443 may be a flow path through which the mixed solution of the sample solution introduced from the sample container 100 and the reagent arranged inside the third flow path 443 is passed to the second storage unit 42.
  • the third flow path 443 may be connected to the insertion portion 24 and the second storage portion 42.
  • the third flow path 443 is connected to a region on the vertically lower side of the insertion portion 24 and a region on the vertically upper side of the second storage portion 42.
  • a mesh filter may be provided at the inlet En1 of the third flow path 443 into which the sample solution is introduced.
  • the third flow path 443 includes a plurality of branch flow paths, and reagents may be arranged in the branch flow paths. As a result, the sample solution can be efficiently contacted with the reagent.
  • the third flow path 443 may be a single flow path.
  • the reagent dissolved by the sample solution in the third flow path 443 may be introduced into the second reservoir 42 in a high concentration state. Since the sample solution is sequentially introduced from the sample container 100, the reagent may be diluted in the second reservoir 42 by the sample solution.
  • the second flow path 442 may be a flow path through which the mixed liquid is passed to the first storage unit 43.
  • the second flow path 442 may be connected to the second storage unit 42 and the first storage unit 43.
  • the region on the vertically lower side of the second storage unit 42 and the region on the vertically upper side of the first storage unit 43 are connected.
  • FIG. 6 is a schematic view showing an example of the check valve 47.
  • the check valve 47 may be a member protruding from the bottom surface of the second flow path 442. When the mixed liquid flows from the second storage unit 42 to the first storage unit 43, it may bend in the flow direction (arrow direction in FIG. 6). As a result, even if the check valve 47 is provided, the second flow path 442 can flow the mixed liquid to the first storage unit 43.
  • the amount of the mixed liquid when flowing back from the first storage unit 43 to the second storage unit 42 is per unit time of the mixed liquid when flowing from the second storage unit 42 to the first storage unit 43. Less than the amount of. Therefore, the amount of deflection of the check valve 47 when flowing back is smaller than the amount of deflection of the check valve 47 when flowing from the second storage portion 42 to the first storage portion 43. Therefore, by providing the check valve 47, the possibility that the mixed liquid flows back to the second storage portion 42 side can be reduced.
  • the fourth flow path 444 may be a flow path through which the oil introduced from the fourth storage section 7 is passed to the first storage section 43.
  • the fourth flow path 444 may be connected to the fourth storage unit 7 and the first storage unit 43.
  • the fourth flow path 444 is connected to a region on the vertically lower side of the fourth storage unit 7 and a region on the vertically upper side of the first storage unit 43.
  • a check valve 47 may be provided inside the fourth flow path 444. This makes it possible to reduce the possibility that the oil will flow back to the fourth reservoir 7 side.
  • a mesh filter may be provided at the inlet En2 of the fourth flow path 444 into which the oil is introduced.
  • the first flow path 441 may be a flow path through which the mixed liquid stored in the first storage unit 43 passes. Further, the first flow path 441 may be a flow path through which the oil introduced into the first storage unit 43 passes. In the present embodiment, the first flow path 441 is connected to the vertically lower region of the first storage portion 43 and the vertically upper region of the third lower storage portion 6, and the mixed liquid and the oil are contained. It is guided to the third lower storage unit 6.
  • the thickness of the first flow path 441 may be smaller than the thickness of the second flow path 442. The reason for this will be described later.
  • the ratio of the thickness of the first flow path 441 to the thickness of the second flow path 442 may be 0.5 or less.
  • the "thickness" may be a width in a direction substantially perpendicular to the direction in which the liquid or gas flows.
  • the thickness of the first flow path 441 may be smaller than the thickness of the fourth flow path 444.
  • the amount of oil introduced into the first storage unit 43 may be such that the mixed liquid is introduced into each recess 432 and the mixed liquid on the bottom surface 431 is flushed out, and is introduced into the first storage unit 43. It may be less than the amount of the mixture. Further, by defining the thickness as described above, the flow path device 1 can be downsized.
  • the third upper storage unit 45 can store the mixed liquid (mixed liquid that is no longer needed in the second storage unit 42). .. Further, the third upper storage unit 45 can store the oil (oil that is no longer needed in the fourth flow path 444) when the oil leaks from the fourth flow path 444 through the second gas discharge path 462.
  • the third upper storage portion 45 may be a part of the third storage portion and may be a vertically upper portion of the third storage portion.
  • the third upper reservoir 45 may be located vertically above the second reservoir 42.
  • the first gas discharge path 461 may be a gas release path that discharges the gas inside the second storage section 42 to the outside of the second storage section 42.
  • the first gas discharge passage 461 may be connected to the second storage portion 42 and the third upper storage portion 45.
  • the first gas discharge path 461 is connected to the vertically upper region of the second storage portion 42 and the third upper storage portion 45.
  • the thickness of the first gas discharge path 461 may be smaller than the thickness of the second flow path 442.
  • the ratio of the thickness of the first gas discharge path 461 to the thickness of the second flow path 442 may be 0.05 or less.
  • the second gas discharge path 462 may be a gas discharge path that discharges the gas inside the fourth flow path 444 to the outside of the fourth flow path 444.
  • the second gas discharge path 462 may be connected to the fourth flow path 444 and the third upper reservoir 45.
  • the second gas discharge passage 462 is connected to the region on the vertically lower side of the fourth flow path 444 and the third upper storage portion 45.
  • the second gas discharge path 462 is provided in the third upper storage portion 45 at a position vertically above the second storage portion 42. Can be connected. Therefore, when the oil is introduced into the first storage unit 43, the gas inside the fourth flow path 444 can be efficiently released.
  • the thickness of the second gas discharge path 462 may be smaller than the thickness of the fourth flow path 444.
  • the ratio of the thickness of the second gas discharge path 462 to the thickness of the fourth flow path 444 may be 0.05 or less.
  • the portion where the fourth flow path 444 and the second gas discharge path 462 are connected is referred to as the fourth connection portion P4, and the portion where the first storage portion 43 and the fourth flow path 444 are connected is referred to as the fifth connection portion P5. do.
  • the first distance D1 (distance) between the fourth connection portion P4 and the inlet En2 of the fourth flow path 444 is the second distance D2 (distance) between the fourth connection portion P4 and the fifth connection portion P5. It may be longer than that. As a result, the amount of gas that can be mixed in the first storage unit 43 can be reduced.
  • the third gas discharge path 463 may be a gas discharge path that discharges the gas inside the third upper storage portion 45 to the outside of the flow path device 1.
  • the third gas discharge path 463 may be connected to the third upper storage portion 45 and the housing 2. As a result, the gas inside the second reservoir 42 or the fourth flow path 444 can be discharged to the outside of the flow path device 1.
  • the microchannel substrate 4 may be provided with a region in which the above-mentioned members are not arranged.
  • the region may be a spare region 48 in which the first flow path 441 can be arranged when the first flow path 441 is extended.
  • the third lower storage unit 6 may include a ventilation unit 61.
  • the ventilation unit 61 By providing the ventilation unit 61, it is possible to reduce an increase in the internal pressure of the third lower storage unit 6 when the sample solution, the mixture, and the oil flow into the third lower storage unit 6.
  • FIG. 7 is a schematic view showing an example of a method for forming the first flow path 441 to the fourth flow path 444.
  • the second storage section 42, the first storage section 43, the third upper storage section 45, the check valve 47, and the first gas discharge passage 461 to the third gas discharge passage 463 are also shown below. It may be formed by the same method as the method for forming the 1st flow path 441 to the 4th flow path 444.
  • the resin 52 is poured. After the resin 52 is cured, the mold 53 is removed. By providing the lid 54 on the cured resin 52 after removing the mold 53, the first flow path 441 to the fourth flow path 444 may be formed on the support 51.
  • the straight line that overlaps with the inflow direction of the mixed liquid flowing from the third flow path 443 to the second storage section 42 is defined as the first straight line L1, and overlaps with the outflow direction of the mixed liquid flowing out from the second storage section 42 to the second flow path 442.
  • Let the straight line be the second straight line L2.
  • the second flow path 442 and the third flow path 443 may be connected to the second storage portion 42 so that the first straight line L1 and the second straight line L2 have an intersection point In.
  • the portion where the second storage portion 42 and the second flow path 442 are connected is referred to as the first connection portion P1.
  • the second flow path 442 and the third flow path 443 may be connected to the second storage portion 42 so that the first straight line L1 passes through a point different from that of the first connection portion P1.
  • the direction of the flow of the mixed liquid in the vicinity of the first connection portion P1 and the direction of the flow of the mixed liquid in the vicinity of the second connection portion P2 are different. Can cause turbulence in the flow of. Therefore, since the mixed solution can be efficiently mixed, the concentration of the mixed solution (distribution of the sample in the mixed solution) can be made substantially uniform. Therefore, the mixed liquid having a substantially uniform concentration can be guided to the first storage unit 43.
  • the portion where the second storage portion 42 and the third flow path 443 are connected is referred to as the second connection portion P2, and the portion where the second storage portion 42 and the first gas discharge path 461 are connected is referred to as the third connection portion P3. do.
  • the third distance (distance) between the first connection portion P1 and the second connection portion P2 may be longer than the fourth distance (distance) between the second connection portion P2 and the third connection portion P3. ..
  • the third distance may be longer than the fifth distance (distance) between the first connection portion P1 and the third connection portion P3.
  • FIG. 11 is a side view schematically showing a part of the second storage portion 42.
  • the second storage portion 42 may have a plurality of convex portions 421 inside.
  • the plurality of convex portions 421 can cause turbulence in the flow of the mixed liquid in the second storage portion 42 by obstructing the flow of the mixed liquid in the second storage portion 42.
  • the pressure loss of the mixed solution in the second flow path 442 is ⁇ PS-aq
  • the pressure loss of the gas (air) in the first gas discharge path 461 is ⁇ PN-air
  • the pressure loss of the mixed solution in the first gas discharge path 461 is ⁇ PN-. Defined as aq.
  • the viscosity of the mixed liquid is larger than the viscosity of the gas, so ⁇ PS-aq> ⁇ PN-air. Therefore, the mixed liquid does not flow out from the second storage section 42 through the second flow path 442, and the gas stored inside the second storage section 42 is discharged from the first gas discharge path 461. As a result, the mixed liquid can be introduced into the second storage unit 42 and stored in the second storage unit 42 while maintaining the internal pressure of the second storage unit 42 substantially constant.
  • the mixed liquid can be stored in the second storage unit 42 until the mixed liquid reaches the third connection portion P3.
  • the mixed liquid can be temporarily stored in the second storage unit 42, so that the mixed liquid can be efficiently stored in the second storage unit 42.
  • the concentration of the mixed solution can be made substantially uniform. Therefore, the mixed liquid having a substantially uniform concentration can be introduced into the first storage unit 43.
  • the mixed liquid can be stored in the second storage unit 42 until the mixed liquid reaches the third connection portion P3, the amount of the mixed liquid stored in the second storage unit 42 is the second in the second storage unit 42. 1 It is defined by the position where the gas discharge path 461 is connected (the position of the third connection portion P3). Therefore, by connecting the first gas discharge path 461 to the region vertically above the second storage section 42, the filling rate of the mixed liquid in the second storage section 42 can be increased. Further, since the storage time of the mixed liquid in the second storage unit 42 can be lengthened, the mixed liquid can be efficiently mixed in the second storage unit 42.
  • the position of the third connection portion P3 is a position where the mixed liquid can be stored in the second storage unit 42 to the extent that the mixed liquid can be distributed inside the first storage unit 43 in one virus detection. It should be.
  • the first storage unit 42 is placed on the uppermost portion of the second storage unit 42 in a state where the flow path device 1 is used.
  • the gas discharge path 461 may be connected.
  • the backflow gas may flow into the second flow path 442. If the gas flows into the first reservoir 43, the virus detection accuracy may decrease. That is, the performance of the first storage unit 43 may deteriorate.
  • the second flow path 442 may have an inverted U shape in a state where the flow path device 1 is used. Further, the second flow path 442 may be connected to a region on the vertically lower side of the second storage portion 42. In the present embodiment, the second flow path 442 extends vertically upward from the first connection portion P1 in the vertically lower region to the vicinity of the position of the third connection portion P3, and is curved at the position to be vertical. It extends downward and is connected to the first storage unit 43.
  • the second flow path 442 is located vertically above the first flow path 441.
  • the amount of liquid flowing out of the first storage unit 43 is the first storage. It can be greater than or equal to the amount of liquid flowing into the interior of the portion 43. In this case, there is a possibility that the liquid will flow out from the first storage unit 43 before it reaches the inside of the first storage unit 43.
  • the amount of the liquid flowing out of the first storage section 43 can be adjusted to the amount of the liquid flowing into the inside of the first storage section 43. Can be less than the amount. Therefore, the internal pressure of the first storage unit 43 can be increased, and the possibility that the liquid is distributed throughout the first storage unit 43 can be increased.
  • the substance eg, sample contained in the liquid cannot be detected at that place. Therefore, the measurement accuracy of the substance may decrease.
  • the possibility that the liquid will spread throughout the first storage unit 43 as described above the possibility that the above-mentioned portion exists can be reduced, so that the measurement accuracy of the above-mentioned substance can be improved. This effect is an effect obtained regardless of the presence or absence of a plurality of recesses 432.
  • the first storage unit 43 has a plurality of recesses 432 inside.
  • the internal pressure of the first storage unit 43 can be increased, so that the mixed liquid can be accurately introduced into each recess 432.
  • the concentration of the mixed solution is substantially made uniform by the second storage unit 42. Therefore, it is possible to increase the possibility that the mixed solution having a substantially uniform concentration will be distributed throughout the first storage unit 43. Therefore, it becomes possible to detect the virus more accurately.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of a specific configuration inside the flow path device 1A.
  • the flow path device 1A differs from the flow path device 1 in that the flow path device 1A includes a third storage unit 6A in place of the third lower storage unit 6 and the third upper storage unit 45. Further, the flow path device 1A is different from the flow path device 1 in that the flow path device 1A is not provided with the third gas discharge path 463.
  • the third storage portion 6A may be provided with stretched portions 62 and 63 extending vertically upward on both sides of the microchannel substrate 4 as a part thereof. Since the first gas discharge passage 461 is connected to the stretched portion 63, even if the mixed liquid inside the second storage portion 42 leaks from the first gas discharge passage 461, the mixed liquid is stored in the third storage portion. Can be stored in 6A. Further, since the second gas discharge path 462 is connected to the stretched portion 62, even if the oil flowing through the fourth flow path 444 leaks from the second gas discharge path 462, the oil is stored in the third storage section 6A. Can be stored in.
  • the stretched portion 63 may be located vertically above the second storage portion 42 in a state where the flow path device 1 is used.
  • the first gas discharge path 461 can be connected to the stretched portion 63 at a position vertically above the second storage portion 42. Therefore, the gas inside the second storage unit 42 can be efficiently released.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of a specific configuration inside the flow path device 1B. As shown in FIG. 9, the flow path device 1B differs from the flow path device 1 in that it does not include a fourth reservoir 7, a fourth flow path 444, and a second gas discharge path 462.
  • the sample container 100 When oil is used in the flow path device 1B, the sample container 100 may be removed from the insertion section 24 after the sample solution is introduced from the sample container 100, and the container containing the oil may be inserted into the insertion section 24. Therefore, in the flow path device 1B, the second flow path 442 and the third flow path 443 may also function as flow paths through which oil passes.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of a specific configuration inside the flow path device 1C.
  • the flow path device 1C differs from the flow path device 1B in that the flow path device 1C includes a third storage unit 6B in place of the third lower storage unit 6 and the third upper storage unit 45. Further, the flow path device 1C is different from the flow path device 1B in that the flow path device 1C is not provided with the third gas discharge path 463.
  • the third storage portion 6B may include a stretched portion 62 extending vertically upward on one side of the microchannel substrate 4 as a part thereof. Since the first gas discharge passage 461 is connected to the stretched portion 62, even if the mixed liquid inside the second storage portion 42 leaks from the first gas discharge passage 461, the mixed liquid is stored in the third storage portion. Can be stored in 6B.
  • the stretched portion 62 may be located vertically above the second storage portion 42 in a state where the flow path device 1 is used.
  • the first gas discharge path 461 can be connected to the stretched portion 62 at a position vertically above the second storage portion 42. Therefore, the gas inside the second storage unit 42 can be efficiently released.
  • the sample solution containing the sample and the buffer solution is introduced into the flow path devices 1 and 1A to 1C.
  • the present invention is not limited to this, and only the sample may be introduced into the flow path devices 1, 1A to 1C.
  • the mixed liquid in which the sample and the reagent are mixed is sent to the first storage unit 43.
  • the reagent may be arranged inside the second storage unit 42.
  • the sample solution (or sample only) may be introduced into the second storage unit 42, and the sample solution (or sample only) and the reagent may be mixed in the second storage unit 42.
  • flow path devices 1, 1A to 1C are not limited to the case where they are used for detecting a virus contained in a sample, but may be used for detecting various substances.
  • Channel devices 1, 1A-1C may be used for quantitative analysis of various substances.
  • the first storage unit 43 does not have to have a configuration having a plurality of recesses 432 inside, and the bottom surface 431 may have a smooth surface.
  • the smooth surface is intended to be a surface having no visible level of unevenness, and is not required to be a surface that is strictly smooth.
  • the flow path devices 1, 1A to 1C can also be applied to, for example, a digital eraser.
  • the thickness of the first flow path 441 is smaller than the thickness of the second flow path 442, so that the liquid becomes the first. It is possible to increase the possibility of spreading to the entire storage unit 43. Therefore, even in this configuration, as described above, it is possible to improve the measurement accuracy of the substance contained in the liquid.
  • the flow path device 1 does not have to include the third upper storage portion 45 and the third gas discharge passage 463.
  • the first gas discharge path 461 and the second gas discharge path 462 may be directly connected to the housing 2.
  • the first gas discharge path 461 and / or the second gas discharge path 462 may be directly connected to the housing 2.
  • the third storage portion 6A may be configured to include only one of the stretching portion 62 and the stretching portion 63.
  • the third upper storage portion 45 may be provided as a part of the third storage portion 6A, and the second gas discharge path 462 may be connected to the third upper storage portion 45 when the extension portion 62 does not exist. Further, when the extending portion 63 does not exist, the first gas discharge path 461 may be connected to the third upper storage portion 45.
  • the third storage portion 6B may be configured to include the stretching portion 63 (see FIG. 8) instead of the stretching portion 62.
  • the first gas discharge path 461 may be connected to the stretching portion 63 as shown in FIG.
  • the flow path devices 1, 1A to 1C do not have to be provided with the pressurizing switch 8.
  • the user may pressurize the sample container 100 with a finger.

Abstract

流路デバイスは、液体を貯留する第1貯留部と、第1貯留部の液体を通す第1流路と、液体を第1貯留部へ通す第2流路と、を備え、第1流路の太さは、第2流路の太さよりも小さい。

Description

流路デバイス
 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 (15)

  1.  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、流路デバイス。
  2.  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、
     液体を前記第2貯留部へ通す第3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、をさらに備える、請求項1に記載の流路デバイス。
  3.  前記第2貯留部は、前記第2流路に接続されている、請求項2に記載の流路デバイス。
  4.  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2又は3に記載の流路デバイス。
  5.  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2から4の何れか1項に記載の流路デバイス。
  6.  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5に記載の流路デバイス。
  7.  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6に記載の流路デバイス。
  8.  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2から7の何れか1項に記載の流路デバイス。
  9.  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8の何れか1項に記載の流路デバイス。
  10.  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、
     液体を前記第2貯留部へ通す第3流路と、をさらに備え、
     前記第2貯留部は、前記第2流路に接続され、
     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。
  11.  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10に記載の流路デバイス。
  12.  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2に記載の流路デバイス。
  13.  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4に記載の流路デバイス。
  14.  前記第2貯留部は、前記第2流路に接続され、
     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。
  15.  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14に記載の流路デバイス。
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