WO2022201452A1 - 液体取扱装置、液体取扱方法 - Google Patents

液体取扱装置、液体取扱方法 Download PDF

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WO2022201452A1
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liquid
liquid handling
recess
reservoir
wells
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航一 小野
康裕 渡部
Original Assignee
株式会社エンプラス
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12MAPPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00Apparatus for enzymology or microbiology
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00Details not covered by any other group of this subclass
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01LCHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices

Definitions

  • the present invention relates to a liquid handling device and a liquid handling method.
  • microwell chips have been used to analyze minute amounts of substances such as proteins and nucleic acids with high precision and high speed.
  • Microwell chips have the advantage of requiring only a small amount of reagents and samples for analysis, and are expected to be used in various applications such as clinical tests, food tests, and environmental tests (e.g., See Patent Document 1).
  • Patent Document 1 describes a microfluidic device used for polymerase chain reaction (PCR).
  • the microfluidic device described in Patent Document 1 includes an inlet for introducing a reaction liquid, an outlet for discharging the reaction liquid, a channel connecting the inlet and the outlet, and a channel, respectively. and a plurality of connected cavities.
  • the microfluidic device described in Patent Document 1 introduces a reaction liquid into a plurality of cavities from inlets. Then, PCR is performed by subjecting the reaction solution in the cavity to thermal cycling.
  • the test efficiency is increased by processing multiple reaction solutions at once.
  • increasing the number of cavities is conceivable in order to increase the testing efficiency of PCR testing.
  • the manufacturing cost of the microfluidic device increases.
  • a liquid handling device is a liquid handling device including a laminate of a first member and a second member, and a liquid handling device for storing liquid disposed between the first member and the second member. and a plurality of wells, which are a plurality of first recesses arranged on a surface of the first member facing the second member, the first member and the second member At least one of them is flexible, the first member and the second member are not joined between the reservoir and the plurality of wells, and liquid is reserved in the reservoir.
  • the portion of the first member or the second member corresponding to the storage portion is pressed in this state, the liquid in the storage portion flows toward the plurality of wells between the first member and the second member.
  • the liquid handling method of the present invention includes the steps of preparing the liquid handling apparatus of the present invention, introducing the liquid into the reservoir, and pressing a portion of the first member or the second member corresponding to the reservoir. and moving the liquid in the reservoir toward the plurality of wells between the first member and the second member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a liquid handling device according to one embodiment of the present invention.
  • 2A to 2C are diagrams showing the configuration of a liquid handling device according to one embodiment of the present invention.
  • 3A and 3B are perspective views of the first member.
  • FIG. 4 is a perspective view of the second member.
  • 5A to 5D are cross-sectional schematic diagrams for explaining the liquid handling method according to one embodiment of the present invention.
  • 6A to 6C are other cross-sectional schematic diagrams for explaining the liquid handling method.
  • 7A to 7C are schematic plan views for explaining the liquid handling method.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of a PCR device.
  • 9A to 9C are schematic partial cross-sectional views of a liquid handling method according to a modification of the present embodiment.
  • liquid handling device 100 capable of performing PCR in a plurality of wells 180 will be described.
  • FIG. 1 is a perspective view of a liquid handling device 100 according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2A is a plan view of liquid handling apparatus 100 according to one embodiment of the present invention.
  • 2B is a left side view of the liquid handling device 100.
  • FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A.
  • 3A is a perspective view of the first member 110.
  • FIG. 3B is a partially enlarged perspective view of a region of the first member 110 where the plurality of first recesses 111 are formed.
  • 4 is a perspective view of the second member 120.
  • FIG. For simplification of the drawing, the first recess 111 is omitted in the right region of FIG. 3A.
  • the direction along the long side of the liquid handling apparatus 100 when viewed from above is referred to as the "X direction”
  • the direction along the short side of the liquid handling apparatus 100 when viewed from above is referred to as the "Y direction”.
  • the direction orthogonal to the X direction and the Y direction is defined as the “Z direction”.
  • liquid handling device 100 includes a laminate of first member 110 and second member 120 .
  • the first member 110 and the second member 120 are partially joined. At least one of the first member 110 and the second member 120 has flexibility.
  • both the first member 110 and the second member 120 are flexible films.
  • film means a flexible thin film with a thickness of less than 0.3 mm.
  • the first member 110 has a plurality of first recesses 111 and third recesses 113 in this embodiment.
  • the thickness of the first member 110 is not particularly limited as long as the thickness is greater than the depth of the plurality of first recesses 111 and the first member 110 has flexibility and is deformed when pressed.
  • the thickness of the first member 110 is, for example, within the range of 0.02-0.3 mm.
  • the material of the first member 110 can be appropriately selected from known resins.
  • Examples of materials for the first member 110 include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polypropylene, polyether, polyethylene, polystyrene, cycloolefin resins, silicone resins, and elastomers.
  • the plurality of first recesses 111 become a plurality of wells 180 by partially joining the first member 110 and the second member 120 .
  • the shape of the first recess 111 is not particularly limited. As shown in FIG. 3B, in the present embodiment, first recess 111 has a shape of a trapezoidal column with an open upper surface.
  • the third concave portion 113 is a concave portion that becomes a part of the introduction portion 150 when the first member 110 is partially joined to the second member 120 .
  • the shape of the third recess 113 is not particularly limited as long as the liquid can be introduced.
  • third recess 113 has a shape obtained by halving a cone along the height direction.
  • the second member 120 has a second recess 122 and a fourth recess 124 in this embodiment.
  • the thickness of the second member 120 is not particularly limited as long as it is flexible and deformable when pressed. In this embodiment, the thickness of the second member 120 is, for example, within the range of 0.02 to 0.3 mm.
  • the material of the second member 120 can be appropriately selected from known resins. Examples of materials for the second member 120 include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polypropylene, polyether, polyethylene, polystyrene, cycloolefin resins, silicone resins, and elastomers.
  • the second member 120 may be made of the same material as the first member 110, or may be made of a different material. In this embodiment, the material of the second member 120 is the same as the material of the first member 110 .
  • the second recess 122 and the fourth recess 124 are connected by a connection groove 125 .
  • the second recess 122 is a recess that becomes part of the reservoir 170 when the first member 110 is partially joined to the second member 120 .
  • a connection groove 125 is connected to the second recess 122 .
  • the shape of the second recess 122 is not particularly limited as long as the liquid can be stored.
  • the second concave portion 122 is formed such that the width (in the Y direction) gradually increases with distance from the connection groove 125 .
  • the width of the end of the second recess 122 opposite to the connection groove 125 is preferably equal to or longer than the width at which the plurality of first recesses 111 are arranged.
  • the fourth recessed portion 124 is a recessed portion that forms part of the introduction portion 150 when the first member 110 is partially joined to the second member 120 .
  • the shape of the fourth concave portion 124 is not particularly limited as long as the liquid can be introduced.
  • fourth recess 124 has a shape obtained by halving a cone along the height direction.
  • a connection groove 125 is arranged at the tip of the fourth recess 124 .
  • connection groove 125 is a groove that becomes the connection flow path 160 when the first member 110 is partially joined to the second member 120 .
  • a second recess 122 is connected to one end of the connection groove 125
  • a fourth recess 124 is connected to the other end of the connection groove 125 .
  • first member 110 and the second member 120 are partially joined.
  • the joining method of the first member 110 and the second member 120 is not particularly limited. Examples of methods for joining the first member 110 and the second member 120 include joining by heat welding, laser welding, adhesives, and the like.
  • first member 110 and second member 120 are joined by thermal welding.
  • first member 110 and second member 120 are not joined in well formation region 182 .
  • first member 110 and second member 120 are not joined between reservoir 170 and well formation region 182 .
  • the first member 110 and the second member 120 are not joined at the downstream end in the direction along the direction of liquid flow (X direction).
  • the first member 110 and the second member 120 are joined at locations other than the above regions.
  • the first member 110 and the second member 120 are joined at both ends of the well formation region 182 in the Y direction.
  • the liquid handling device 100 has a reservoir 170 and a well 180. Note that the liquid handling device 100 may further include an introduction section 150 , a connection channel 160 and a discharge section 190 . In the present embodiment, liquid handling device 100 has introduction section 150 , connection channel 160 , storage section 170 , well 180 and discharge section 190 .
  • the plan view shape of the liquid handling device 100 is not particularly limited.
  • the shape of liquid handling apparatus 100 in plan view is a rectangle surrounded by two opposing long sides and two opposing short sides.
  • the introduction part 150 is used when introducing liquid into the storage part 170 .
  • One end of the introduction part 150 is open to the outside, and the connection channel 160 is connected to the other end.
  • Introduction portion 150 is formed by joining first member 110 and second member 120 .
  • introduction portion 150 has third recess 113 arranged in first member 110 and fourth recess 124 arranged in second member 120 .
  • the shape of the introduction part 150 is a cone shape corresponding to the shape of the pipette tip.
  • the size of the introduction part 150 is not particularly limited, and can be appropriately set according to the application. In this embodiment, the size of the introduction part 150 is a size corresponding to a pipette tip.
  • the opening of the introduction part 150 may be arranged at a position corresponding to the long side or at a position corresponding to the short side when the liquid handling device 100 is viewed from above.
  • the opening of introduction part 150 is arranged at a position corresponding to the long side when liquid handling device 100 is viewed from above.
  • the central axis of the cone is arranged so as to be parallel to the short sides of the rectangle.
  • connection channel 160 connects the introduction portion 150 and the storage portion 170 .
  • the length, cross-sectional shape, and the like of the connecting channel 160 are not particularly limited as long as the liquid introduced into the introduction portion 150 can be sent to the storage portion 170, and are appropriately set.
  • the storage section 170 stores the liquid introduced from the introduction section 150 .
  • Storage portion 170 is formed by partially joining first member 110 and second member 120 . More specifically, the area around the second recess 122 in the second member 120 and the area in the first member 110 corresponding to this area are joined, but the first member 110 and the second member 120 are There is no junction between the portion 170 and the plurality of wells 180 . Thereby, the liquid stored in the storage part 170 flows into the well 180 .
  • storage portion 170 has first concave portion 111 arranged in first member 110 and a planar portion of second member 120 arranged to face first concave portion 111 .
  • the volume of the reservoir 170 is not particularly limited, and is appropriately set according to the amount of the reaction liquid.
  • a plurality of wells 180 each store the liquid introduced from the storage section 170 .
  • a plurality of wells 180 are arranged in a well forming region 182 .
  • the well forming region 182 is arranged in a region opposite to the introduction portion 150 (right region) when the liquid handling device 100 is viewed from above.
  • the area around the first recess 111 in the first member 110 and the area in the second member 120 corresponding to this area are not joined. Both ends of the first member 110 and the second member 120 in the direction perpendicular to the direction along which the liquid flows are joined.
  • well 180 is composed of first recess 111 and a planar portion arranged in a region of second member 120 facing first recess 111 .
  • the volume of well 180 is, for example, in the range of several microliters to several hundred microliters.
  • the number of wells 180 is not particularly limited as long as it is plural, and is set as appropriate.
  • a method of arranging the plurality of wells 180 is not particularly limited.
  • the plurality of wells 180 may be arranged on lattice points of a rectangular lattice, or may be arranged in a zigzag pattern.
  • the discharge part 190 is an opening for discharging liquid that has not been introduced into the well 180 .
  • the discharge portion 190 is formed by partially unjoining the first member 110 and the second member 120 . More specifically, in the present embodiment, discharge portion 190 is provided at both ends in a direction (Y direction) orthogonal to the direction along which liquid flows between first member 110 and second member 120 (X direction).
  • the first member 110 and the second member 120 arranged on the downstream side of the region where the well 180 is arranged by joining the portion and the downstream end portion in the direction along the direction of liquid flow (X direction) are not joined.
  • a configured opening is not joined.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the PCR device 500. As shown in FIG.
  • the liquid handling method according to the present embodiment includes the steps of preparing the liquid handling device 100 described above, introducing liquid into the reservoir 170 , and moving the liquid into the well 180 .
  • the liquid handling device 100 having the configuration described above may be manufactured, or a commercially available product may be purchased.
  • the liquid is introduced from the introduction section 150 into the storage section 170 .
  • the introduction part 150 has a shape substantially complementary to the shape of the pipette tip, so that the liquid is introduced while the pipette tip of the pipette is inserted into the introduction part 150 .
  • the introduced liquid is stored in storage section 170 via connection channel 160 .
  • it is preferable that the liquid is filled up to the upstream end of the connection channel 160 .
  • the liquid stored in storage part 170 stays in storage part 170 without moving toward well 180 .
  • the portion corresponding to the reservoir 170 of the first member 110 or the second member 120 is pressed, and the liquid in the reservoir 170 is directed toward the plurality of wells 180 to move the first member 110 and the second member 110 and the second member 120 .
  • Move between 120 The method of pressing the portion of first member 110 or second member 120 corresponding to reservoir 170 is not particularly limited as long as the liquid in reservoir 170 moves toward well 180 .
  • a pair of first rollers 195, 195 are used to move the liquid.
  • the liquid handling device 100 is sandwiched between a pair of heated first rollers 195, 195 at the end on the side where the introduction part 150 is arranged.
  • the liquid handling device 100 is moved from the introduction section 150 side area toward the well 180 side area (in the X direction).
  • the pair of first rollers 195, 195 that have reached the portion corresponding to the introduction portion 150 of the first member 110 or the second member 120 is the third recess 113.
  • the inner surface and the inner surface of the fourth concave portion 124 are continuously thermally welded while moving. As a result, the first member 110 and the second member 120 are joined together after the portion corresponding to the introduction portion 150 of the first member 110 or the second member 120 is pressed. Therefore, in the liquid handling method according to the present embodiment, it is possible to prevent air bubbles from entering from the introduction portion 150 .
  • liquid that has passed through the opening edge of the second recess 122 is introduced into the well 180.
  • the pair of first rollers 195 , 195 move in the X direction while thermally welding the first member 110 and the second member 120 . Therefore, in the well 180 through which the pair of first rollers 195, 195 have passed, the opening is sealed. In this way, the passage of the pair of first rollers 195, 195 continuously seals the openings of the plurality of wells 180, so that the arrangement density of the wells 180 can be increased and contamination can be prevented.
  • the pair of first rollers 195, 195 move while heat-sealing the first member 110 and the second member 120, but heat-sealing is not necessarily required.
  • the first pair of rollers 195, 195 need not heat seal the first member 110 and the second member 120 if no liquid moves between the wells 180 after the first pair of rollers 195, 195 pass. do not have.
  • the pair of first rollers 195, 195 is part of the PCR device 500 described later.
  • PCR is performed by repeating the thermal cycle.
  • a PCR device 500 that performs PCR includes a first heating unit 510, a second heating unit 520, a pair of first rollers 195, a pair of second rollers 530, a sensor 540, have The first heating unit 510 heats the liquid to 95° C., for example.
  • the first heating section 510 has a plurality of first heating regions 512 .
  • the second heating unit 520 heats the liquid to 65° C., for example.
  • the second heating section 520 has a plurality of second heating regions 522 .
  • the first heating section 510 and the second heating section 520 are arranged to face each other, and the first heating region 12 and the second heating region 522 are liquid handling devices each having a well 180 containing a liquid.
  • the pair of first rollers 195 are arranged upstream in the movement direction of the liquid handling device 100 .
  • the pair of second rollers 530 are arranged downstream in the movement direction of the liquid handling device 100 .
  • the pair of first rollers 195 and the pair of second rollers 530 cooperate to move the liquid handling device 100 inside the PCR device 500 . Since the pair of first rollers 195 are arranged on the upstream side of the liquid handling device 100 of the PCR device 500 , PCR can be continuously performed while liquid is being introduced into the well 180 .
  • the sensor 540 detects fluorescence or the like generated from the liquid after PCR. A detection value such as fluorescence is detected in the liquid after PCR using the sensor 540 .
  • the liquid in the reservoir 170 is introduced into the plurality of wells 180 by pressing the reservoir 170 . There is no need to form a flow path. Therefore, even if the arrangement density of the wells 180 is increased, it can be manufactured at low cost. Therefore, contamination between wells 114 can also be prevented.
  • FIG. 9A to 9C are schematic partial cross-sectional views of liquid handling devices 200, 300, and 400 according to modifications of the present embodiment.
  • FIG. 9A is a schematic cross-sectional view of a liquid handling device 200 according to Modification 1 of the present embodiment.
  • FIG. 9B is a schematic cross-sectional view of a liquid handling device 300 according to Modification 2 of the present embodiment.
  • FIG. 9C is a schematic cross-sectional view of a liquid handling device 400 according to Modification 3 of the present embodiment.
  • the introduction part 250 may be composed of the fourth recess 124 and a planar part arranged in a region of the first member 210 facing the fourth recess 124 . Thereby, the thickness of the first member 210 can be increased, and the first member 210 can be easily manufactured. Also, although not shown, the introduction portion 250 may be configured by the third recess 113 and a planar portion arranged in a region of the second member 120 facing the third recess 113 . In this case, the second member 210 does not have to be flexible.
  • the second recess 312 may be arranged in the first member 310.
  • the second concave portion 312 is arranged in the first member 410, and the introduction portion 450 includes the third concave portion 113 and the third concave portion of the second member 420. 3 and a flat portion arranged in a region facing the concave portion 113 .
  • the second member 420 does not have to be flexible. As a result, it is not necessary to form each recess in the second member 420, so the manufacturing cost can be reduced.
  • the liquid handling apparatuses 200, 300, and 400 according to the respective modifications have the same effects as the liquid handling apparatus 100 according to the present embodiment. Moreover, the liquid handling apparatuses 200 and 400 can further reduce manufacturing costs.
  • the liquid handling device of the present invention is useful in various applications such as clinical examinations, food examinations, and environmental examinations.
  • liquid handling device 110, 210, 310, 410 first member 111 first recess 113 third recess 114 well 120, 420 second member 122, 212, 312 second recess 124 fourth recess 125 connection Grooves 150, 250, 450 Introduction section 160 Connection channel 170 Storage section 180 Well 182 Well forming region 190 Discharge section 195 Roller 500 PCR device 510 First heating section 520 Second heating section 530 Second roller 540 Sensor

Abstract

本発明は、第1部材および第2部材の積層体を含む液体取扱装置である。液体取扱装置は、第1部材と第2部材との間に配置された、液体を貯留するための空間である貯留部と、第1部材の第2部材と対向する面に配置された複数の第1凹部である複数のウェルと、を有する。第1部材および第2部材の少なくとも一方は、可撓性を有している。第1部材および第2部材は、貯留部と複数のウェルとの間において接合されていない。貯留部に液体が貯留されている状態で第1部材または第2部材の貯留部に対応する部分が押圧されたとき、貯留部内の液体が複数のウェルに向けて第1部材および第2部材の間を移動する。

Description

液体取扱装置、液体取扱方法
 本発明は、液体取扱装置および液体取扱方法に関する。
 近年、タンパク質や核酸などの微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、マイクロウェルチップが使用されている。マイクロウェルチップは、分析に必要な試薬および試料の量が少なくてよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1には、ポリメラーゼ連鎖反応(polymerase chain reaction;PCR)に使用されるマイクロ流路デバイスが記載されている。特許文献1に記載のマイクロ流路デバイスは、反応液を導入するための導入口と、反応液を排出するための排出口と、導入口および排出口を接続した流路と、流路にそれぞれ接続された複数のキャビティーとを有する。特許文献1に記載のマイクロ流路デバイスは、導入口から反応液を複数のキャビティーに導入する。そして、キャビティー内の反応液をサーマルサイクルすることでPCRを行う。
特開2018-117601号公報
 一般に、PCR検査などでは、複数の反応液を一度に処理することで検査効率を高めている。特許文献1に記載のマイクロ流路デバイスにおいて、PCR検査の検査効率を高めるためには、キャビティーの数を増やすことが考えられる。特許文献1に記載のマイクロ流路デバイスにおいて、キャビティーの数を増やす場合には、キャビティー間の流路を短くして、キャビティーの配置密度を高める必要がある。しかしながら、この場合、マイクロ流路デバイスの製造コストが高くなることが考えられる。
 本発明の目的は、ウェルの配置密度を高くしても、安価に製造できる液体取扱装置を提供することである。また、当該液体取扱装置を利用した液体取扱方法を提供することである。
 本発明の液体取扱装置は、第1部材および第2部材の積層体を含む液体取扱装置であって、前記第1部材と前記第2部材との間に配置された、液体を貯留するための空間である貯留部と、前記第1部材の前記第2部材と対向する面に配置された複数の第1凹部である複数のウェルと、を有し、前記第1部材および前記第2部材の少なくとも一方は、可撓性を有し、前記第1部材および前記第2部材は、前記貯留部と前記複数のウェルとの間において接合されておらず、前記貯留部に液体が貯留されている状態で前記第1部材または前記第2部材の前記貯留部に対応する部分が押圧されたとき、前記貯留部内の液体が前記複数のウェルに向けて前記第1部材および前記第2部材の間を移動する。
 本発明の液体取扱方法は、本発明の液体取扱装置を準備する工程と、前記貯留部に液体を導入する工程と、前記第1部材または前記第2部材の前記貯留部に対応する部分を押圧し、前記貯留部内の液体を前記複数のウェルに向けて前記第1部材および前記第2部材の間を移動させる工程とを有する。
 本発明によれば、ウェルの配置密度を高くしても、安価に製造できる液体取扱装置を提供できる。
図1は、本発明の一実施の形態に係る液体取扱装置の斜視図である。 図2A~Cは、本発明の一実施の形態に係る液体取扱装置の構成を示す図である。 図3A、Bは、第1部材の斜視図である。 図4は、第2部材の斜視図である。 図5A~Dは、本発明の一実施の形態に係る液体取扱方法を説明するための断面模式図である。 図6A~Cは、液体取扱方法を説明するための他の断面模式図である。 図7A~Cは、液体取扱方法を説明するための平面模式図である。 図8は、PCR装置の構成を示す模式図である。 図9A~Cは、本実施の形態の変形例に係る液体取扱方法の部分断面模式図である。
 以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
 本実施の形態では、複数のウェル180内でPCRを行うことができる液体取扱装置100について説明する。
 (液体取扱装置)
 図1は、本発明の一実施の形態に係る液体取扱装置100の斜視図である。図2Aは、本発明の一実施の形態に係る液体取扱装置100の平面図である。図2Bは、液体取扱装置100の左側面図である。図2Cは、図2Aに示されるA-A線の断面図である。図3Aは、第1部材110の斜視図である。図3Bは、第1部材110において複数の第1凹部111が形成されている領域の部分拡大斜視図である。図4は、第2部材120の斜視図である。なお、図面の簡略化のため、図3Aの右側の領域において、第1凹部111を省略している。なお、以下の説明では、液体取扱装置100を平面視したときに長辺に沿う方向を「X方向」とし、液体取扱装置100を平面視したときに短辺に沿う方向を「Y方向」とし、X方向およびY方向に直交する方向を「Z方向」とする。
 図1および図2A~Cに示されるように、液体取扱装置100は、第1部材110および第2部材120の積層体を含む。第1部材110および第2部材120は、部分的に接合されている。第1部材110および第2部材120の少なくとも一方は、可撓性を有する。本実施の形態では、第1部材110および第2部材120のいずれもが可撓性を有するフィルムである。ここで、「フィルム」とは、その厚みが0.3mm未満の可撓性を有する薄膜を意味する。
 図3Aに示されるように、本実施の形態では、第1部材110は、複数の第1凹部111と、第3凹部113とを有する。第1部材110の厚みは、複数の第1凹部111の深さより大きく、かつ第1部材110が可撓性を有し、押圧したときに変形する程度の厚みであれば特に限定されない。第1部材110の厚みは、例えば0.02~0.3mmの範囲内である。第1部材110の材料は、公知の樹脂から適宜選択されうる。第1部材110の材料の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シクロオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂およびエラストマーが含まれる。
 複数の第1凹部111は、第1部材110が第2部材120と部分的に接合されることにより複数のウェル180となる。第1凹部111の形状は特に限定されない。図3Bに示されるように、本実施の形態では、第1凹部111の形状は、上面が開口した台形柱の形状である。
 第3凹部113は、第1部材110が第2部材120と部分的に接合されたときに導入部150の一部となる凹部である。第3凹部113の形状は、液体を導入できれば特に限定されない。本実施の形態では、第3凹部113は、円錐を高さ方向に沿って二等分した形状である。
 図4に示されるように、本実施の形態では、第2部材120は、第2凹部122と、第4凹部124とを有する。第2部材120の厚みは、可撓性を有し、押圧したときに変形する程度の厚みであれば特に限定されない。本実施の形態では、第2部材120の厚みは、例えば0.02~0.3mmの範囲内である。第2部材120の材料は、公知の樹脂から適宜選択されうる。第2部材120の材料の例には、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエーテル、ポリエチレン、ポリスチレン、シクロオレフィン系樹脂、シリコーン樹脂およびエラストマーが含まれる。第2部材120は、第1部材110と同じ材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。本実施の形態では、第2部材120の材料は、第1部材110の材料と同じである。第2凹部122および第4凹部124は、接続溝125により接続されている。
 第2凹部122は、第1部材110が第2部材120と部分的に接合されたときに貯留部170の一部となる凹部である。第2凹部122には接続溝125が接続されている。第2凹部122の形状は、液体を貯留できれば特に限定されない。本実施の形態では、第2凹部122は、接続溝125から離れるにつれて、その幅(Y方向)が徐々に長くなるよう形成されている。第2凹部122の接続溝125と反対側の端部の幅は、複数の第1凹部111が配置された幅と同じ幅であるか、その幅よりも長いことが好ましい。
 第4凹部124は、第1部材110が第2部材120と部分的に接合されたときに導入部150の一部となる凹部である。第4凹部124の形状は、液体を導入できれば特に限定されない。本実施の形態では、第4凹部124は、円錐を高さ方向に沿って二等分した形状である。本実施の形態では、第4凹部124の先端には、接続溝125が配置されている。
 接続溝125は、第1部材110が第2部材120と部分的に接合されたときに接続流路160となる溝である。接続溝125の一端には第2凹部122が接続されており、接続溝125の他端には第4凹部124が接続されている。
 上述したように、第1部材110と、第2部材120とは、部分的に接合されている。第1部材110および第2部材120の接合方法は特に限定されない。第1部材110および第2部材120の接合方法の例には、熱溶着、レーザ溶着、接着剤などによる接合が含まれる。本実施の形態では、第1部材110および第2部材120は、熱溶着により接合される。本実施の形態では、ウェル形成領域182では、第1部材110および第2部材120は接合されていない。また、貯留部170と、ウェル形成領域182との間では、第1部材110および第2部材120は接合されていない。さらに、液体が流れる方向(X方向)に沿う方向の下流端部では、第1部材110および第2部材120が接合されていない。上記領域以外の箇所において、第1部材110および第2部材120が接合されている。ウェル形成領域182のY方向の両端部では、第1部材110および第2部材120が接合されている。
 液体取扱装置100は、貯留部170と、ウェル180とを有する。なお、液体取扱装置100は、導入部150と、接続流路160と、排出部190とをさらに有していてもよい。本実施の形態では、液体取扱装置100は、導入部150と、接続流路160と、貯留部170と、ウェル180と、排出部190とを有する。
 液体取扱装置100の平面視形状は、特に限定されない。本実施の形態では、液体取扱装置100の平面視形状は、対向した2つの長辺と、対向した2つの短辺とに囲まれた長方形である。
 導入部150は、液体を貯留部170に導入する際に使用される。導入部150の一端は外部に開口しており、他端には接続流路160が接続されている。導入部150は、第1部材110および第2部材120が接合されることにより形成される。本実施の形態では、導入部150は、第1部材110に配置された第3凹部113と、第2部材120に配置された第4凹部124とを有する。本実施の形態では、導入部150の形状は、ピペットチップの形状に対応して円錐の形状である。また、導入部150の大きさは、特に限定されず、用途に応じて適宜設定されうる。本実施の形態では、導入部150の大きさは、ピペットチップに対応した大きさである。導入部150の開口部は、液体取扱装置100を平面視したときに、長辺に対応する位置に配置されていてもよいし、短辺に対応する位置に配置されていてもよい。本実施の形態では、導入部150の開口部は、液体取扱装置100を平面視したときに、長辺に対応する位置に配置されている。また、円錐の中心軸は、長方形の短辺と平行となるように配置されている。
 接続流路160は、導入部150と、貯留部170とを接続する。接続流路160の長さや断面形状などは、導入部150に導入された液体を貯留部170に送ることができれば特に限定されず適宜設定される。
 貯留部170は、導入部150から導入された液体を貯留する。貯留部170は、第1部材110および第2部材120が部分的に接合されることにより形成される。より具体的には、第2部材120における第2凹部122の周りの領域と、当該領域に対応した第1部材110における領域が接合されるが、第1部材110および第2部材120は、貯留部170と複数のウェル180との間において接合されていない。これにより、貯留部170に貯留された液体がウェル180に流れ込むようになっている。本実施の形態では、貯留部170は、第1部材110に配置された第1凹部111と、第1凹部111に対向して配置された第2部材120の平面部とを有する。貯留部170の容積は、特に限定されず、反応液の量に応じて適宜設定される。
 複数のウェル180は、貯留部170から導入された液体をそれぞれ貯留する。複数のウェル180は、ウェル形成領域182に配置されている。ウェル形成領域182は、液体取り扱いし等100を平面視したときに、導入部150と反対側の領域(右側の領域)に配置されている。第1部材110における第1凹部111の周りの領域と、当該領域に対応した第2部材120における領域は接合されていない。また、第1部材110および第2部材120の液体が流れる方向に沿う方向に直交する方向の両端部は、接合されている。本実施の形態では、ウェル180は、第1凹部111と、第2部材120の第1凹部111に対向する領域に配置された平面部とから構成されている。ウェル180の容積は、例えば数μL~数百μLの範囲内である。ウェル180の数は、複数であれば特に限定されず、適宜設定される。複数のウェル180の配置方法は、特に限定されない。複数のウェル180は、矩形格子の格子点上に配置するように配置されていてもよいし、千鳥状となるように配置されていてもよい。
 排出部190は、ウェル180に導入されなかった液体を排出するための開口部である。排出部190は、第1部材110および第2部材120が部分的に接合されないことにより形成される。より具体的には、本実施の形態では、排出部190は、第1部材110および第2部材120の間の液体が流れる方向(X方向)に沿う方向に直交する方向(Y方向)の両端部が接合され、液体が流れる方向(X方向)に沿う方向の下流端部が接合されないことにより、ウェル180が配置された領域の下流側に配置された第1部材110と第2部材120により構成された開口部である。
 (液体取扱方法)
 次に、本実施の形態に係る液体取扱方法について説明する。図5A~Dおよび図6A~Cは、液体取扱方法を説明するための断面模式図である。図7A~Cは、液体取扱方法を説明するための平面模式図である。図8は、PCR装置500の構成を示す模式図である。
 本実施の形態に係る液体取扱方法は、上述の液体取扱装置100を準備する工程と、貯留部170に液体を導入する工程と、液体をウェル180に移動させる工程と、を有する。
 液体取扱装置100を準備する工程では、上述の構成を有する液体取扱装置100を製造してもよいし、市販品を購入してもよい。
 貯留部170に液体を導入する工程では、導入部150から貯留部170に液体を導入する。本実施の形態では、導入部150はピペットチップの形状と略相補的な形状を有しているため、導入部150にピペットのピペットチップを挿入した状態で、液体を導入する。導入された液体は、接続流路160を介して貯留部170に貯留される。なお、液体は、接続流路160の上流側端部まで満たされていることが好ましい。また、貯留部170に貯留された液体は、ウェル180に向かって移動せずに貯留部170内に留まる。
 液体を移動させる工程では、第1部材110または第2部材120の貯留部170に対応する部分を押圧し、貯留部170内の液体を複数のウェル180に向けて第1部材110および第2部材120の間を移動させる。第1部材110または第2部材120の貯留部170に対応する部分を押圧する方法は、貯留部170の液体がウェル180に向けて移動すれば特に限定されない。本実施の形態では、一対の第1ローラー195、195を用いて、液体を移動させる。
 具体的には、図5Aおよび図7Aに示されるように、導入部150が配置された側の端部において、加熱された一対の第1ローラー195、195で液体取扱装置100を挟む。次いで、一対の第1ローラー195、195を回転させながら液体取扱装置100の導入部150側の領域からウェル180側の領域に向けて(X方向に向けて)移動させる。
 図5B、Cおよび図7B、Cに示されるように、第1部材110または第2部材120の導入部150に対応する部分に到達した一対の第1ローラー195、195は、第3凹部113の内面および第4凹部124の内面を連続的に熱溶着させながら移動する。これにより、第1部材110または第2部材120の導入部150に対応する部分を押圧した後の第1部材110と第2部材120とは、接合される。よって、本実施の形態に係る液体取扱方法では、導入部150から気泡が入り込むことを防止できる。
 図5Dに示されるように、一対の第1ローラー195、195が第1部材110または第2部材120の貯留部170に対応する部分を連続して押圧すると、液体は、第2凹部122の開口縁部を潜り抜けて、ウェル180に向かって移動する。
 図6A~Cに示されるように、第2凹部122の開口縁部を潜り抜けた液体は、ウェル180内に導入される。このとき、本実施の形態では、一対の第1ローラー195、195は、第1部材110および第2部材120を熱溶着しながらX方向に向かって移動する。よって、一対の第1ローラー195、195が通過したウェル180では、開口部が封止される。このように、一対の第1ローラー195、195が通過することで、連続して複数のウェル180の開口部が封止されるため、ウェル180の配置密度を高くでき、かつコンタミを防止できる。
 なお、本実施の形態では、一対の第1ローラー195、195が第1部材110および第2部材120を熱溶着しながら移動しているが、必ずしも熱溶着する必要はない。例えば、一対の第1ローラー195、195が通過した後、ウェル180間で液体が移動しなければ、一対の第1ローラー195、195が第1部材110および第2部材120を熱溶着する必要はない。なお、本実施の形態では、一対の第1ローラー195、195は、後述するPCR装置500の一部である。
 次いで、例えば、サーマルサイクルを繰り返すことで、PCRを行う。なお、後述するように、
 図8に示されるように、PCRを行うPCR装置500は、第1加熱部510と、第2加熱部520と、一対の第1ローラー195と、一対の第2ローラー530と、センサー540と、を有する。第1加熱部510は、液体を例えば95℃に加熱する。第1加熱部510は、複数の第1加熱領域512を有する。第2加熱部520は、液体を例えば65℃に加熱する。第2加熱部520は、複数の第2加熱領域522を有する。第1加熱部510と、第2加熱部520とは、対向して配置されており、第1加熱領域12と、第2加熱領域522とは、各ウェル180に液体が収容された液体取扱装置100が移動する方向において、交互となるように配置されている。これにより、液体取扱装置100を移動させることにより、加熱と冷却とを繰り返し行うことができる。一対の第1ローラー195は、液体取扱装置100の移動方向の上流側に配置されている。一対の第2ローラー530は、液体取扱装置100の移動方向の下流側に配置されている。一対の第1ローラー195と、一対の第2ローラー530とが協働することにより、液体取扱装置100がPCR装置500の内部を移動する。一対の第1ローラー195は、PCR装置500の液体取扱装置100の上流側に配置されているため、液体をウェル180に導入しつつ、連続してPCRを行うことができる。センサー540は、PCR後の液体から生じる蛍光などを検出する。PCR後の液体は、センサー540を用いて、蛍光などの検出値を検出される。
 (効果)
 以上のように本実施の形態に係る液体取扱装置100では、貯留部170の液体が貯留部170を押圧することで複数のウェル180に導入されるため、貯留部170から複数のウェル180までの流路を形成する必要がない。よって、ウェル180の配置密度を高くしても、安価に製造できる。よって、また、ウェル114間のコンタミを防止できる。
 (変形例)
 次いで、本実施の形態の変形例に係る液体取扱装置200、300、400について説明する。図9A~Cは、本実施の形態の変形例に係る液体取扱装置200、300、400の部分断面模式図である。図9Aは、本実施の形態の変形例1に係る液体取扱装置200の断面模式図である。図9Bは、本実施の形態の変形例2に係る液体取扱装置300の断面模式図である。図9Cは、本実施の形態の変形例3に係る液体取扱装置400の断面模式図である。
 図9Aに示されるように、導入部250は、第4凹部124と、第1部材210の第4凹部124に対向する領域に配置された平面部とにより構成されていてもよい。これにより、第1部材210の厚みを厚くすることができ、かつ第1部材210を簡単に製造できる。また、特に図示しないが、導入部250は、第3凹部113と、第2部材120の第3凹部113に対向する領域に配置された平面部とにより構成されていてもよい。この場合、第2部材210は、可撓性を有していなくてもよい。
 図9Bに示されるように、液体取扱装置300において、第2凹部312は、第1部材310に配置されていてもよい。
 また、図9Cに示されるように、液体取扱装置400において、第2凹部312が第1部材410に配置されており、かつ、導入部450は、第3凹部113と、第2部材420の第3凹部113に対向する領域に配置された平面部とにより構成されていてもよい。この場合、第2部材420は、可撓性を有していなくてもよい。これにより、第2部材420に各凹部を形成する必要がないため、製造コストを低くできる。
 (効果)
 以上のように、各変形例に係る液体取扱装置200、300、400は、本実施の形態にかかる液体取扱装置100と同様の効果を有する。また、液体取扱装置200、400は、さらに製造コストを削減できる。
 本発明の液体取扱装置は、例えば、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途において有用である。
 100、200、300、400 液体取扱装置
 110、210、310、410 第1部材
 111 第1凹部
 113 第3凹部
 114 ウェル
 120、420 第2部材
 122、212、312 第2凹部
 124 第4凹部
 125 接続溝
 150、250、450 導入部
 160 接続流路
 170 貯留部
 180 ウェル
 182 ウェル形成領域
 190 排出部
 195 ローラー
 500 PCR装置
 510 第1加熱部
 520 第2加熱部
 530 第2ローラー
 540 センサー
 

Claims (7)

  1.  第1部材および第2部材の積層体を含む液体取扱装置であって、
     前記第1部材と前記第2部材との間に配置された、液体を貯留するための空間である貯留部と、
     前記第1部材の前記第2部材と対向する面に配置された複数の第1凹部である複数のウェルと、
     を有し、
     前記第1部材および前記第2部材の少なくとも一方は、可撓性を有し、
     前記第1部材および前記第2部材は、前記貯留部と前記複数のウェルとの間において接合されておらず、
     前記貯留部に液体が貯留されている状態で前記第1部材または前記第2部材の前記貯留部に対応する部分が押圧されたとき、前記貯留部内の液体が前記複数のウェルに向けて前記第1部材および前記第2部材の間を移動する、
     液体取扱装置。
  2.  前記貯留部に接続され、前記貯留部に液体を導入するための導入部と、
     前記複数のウェルに対して前記貯留部の反対側に配置され、前記第1部材および前記第2部材の間を移動した液体を排出するための排出部と、
     をさらに有する、請求項1に記載の液体取扱装置。
  3.  前記貯留部は、
     前記第2部材に配置された第2凹部と、
     前記第1部材の前記第2凹部に対向する領域に配置された平面部と、
     から構成されている、
     請求項1または請求項2に記載の液体取扱装置。
  4.  前記導入部は、
     前記第1部材に配置された第3凹部と、
     前記第2部材の前記第3凹部に対向する領域に配置された第4凹部と、
     から構成されている、
     請求項2に記載の液体取扱装置。
  5.  前記第1部材または前記第2部材は、フィルムである、請求項1~3のいずれか一項に記載の液体取扱装置。
  6.  請求項1~5のいずれか一項に記載の液体取扱装置を準備する工程と、
     前記貯留部に液体を導入する工程と、
     前記第1部材または前記第2部材の前記貯留部に対応する部分を押圧し、前記貯留部内の液体を前記複数のウェルに向けて前記第1部材および前記第2部材の間を移動させる工程と、
     を有する、液体取扱方法。
  7.  前記第1部材または前記第2部材の前記貯留部に対応する部分を押圧した後の前記第1部材および前記第2部材は、接合されている、請求項6に記載の液体取扱方法。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234590A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Shimadzu Corp 反応容器
WO2015050872A1 (en) * 2013-10-01 2015-04-09 Genmark Diagnostics, Inc. Module with collapsible fluid chamber and onboard fluid chamber compression element
WO2019189897A1 (ja) * 2018-03-31 2019-10-03 アジアメディカルセンター,プライベート リミテッド 生体試料用処理具、押圧システムおよび生体試料の処理方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006234590A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Shimadzu Corp 反応容器
WO2015050872A1 (en) * 2013-10-01 2015-04-09 Genmark Diagnostics, Inc. Module with collapsible fluid chamber and onboard fluid chamber compression element
WO2019189897A1 (ja) * 2018-03-31 2019-10-03 アジアメディカルセンター,プライベート リミテッド 生体試料用処理具、押圧システムおよび生体試料の処理方法

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