WO2022201469A1 - 液体取扱装置、液体取扱システムおよび液体取扱方法 - Google Patents

液体取扱装置、液体取扱システムおよび液体取扱方法 Download PDF

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WO2022201469A1
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film
liquid handling
wavelength
light
liquid
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PCT/JP2021/012718
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優也 大島
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株式会社エンプラス
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS 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
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a liquid handling device, a liquid handling system, and a liquid handling method.
  • the flow channel chip has the advantage that the amount of reagents and samples required for analysis is small, and is expected to be used in various applications such as clinical tests, food tests, and environmental tests (for example, See Patent Document 1).
  • Patent Document 1 describes a nucleic acid amplification device used for polymerase chain reaction (PCR).
  • the nucleic acid amplification device described in Patent Document 1 includes an introduction part for introducing a diffusion amplification reaction solution containing a target nucleic acid, a discharge part for discharging the diffusion amplification reaction solution, and a channel connecting the introduction part and the discharge part. and a plurality of microwells connected to the channel.
  • a nucleic acid amplification reaction solution is introduced into a plurality of microwells through an introduction section. A sealing fluid is then introduced into the channel.
  • the nucleic acid amplification reaction liquid in the channel is replaced with the sealing fluid, and the nucleic acid amplification reaction liquid in the microwell is separated from the nucleic acid amplification reaction liquid in the other microwells.
  • PCR is performed by thermally cycling each nucleic acid amplification reaction solution in this state.
  • nucleic acid amplification device described in Patent Document 1, evaporation of the nucleic acid amplification reaction solution or generation of air bubbles in the nucleic acid amplification reaction solution may cause movement of the nucleic acid amplification reaction solution, resulting in contamination between microwells. Conceivable. It is also conceivable that the nucleic acid amplification reaction solution may move through the sealing fluid.
  • An object of the present invention is to provide a liquid handling device that prevents contamination between wells. Another object of the present invention is to provide a liquid handling system and a liquid handling method having the liquid handling device.
  • the liquid handling device of the present invention comprises a channel for flowing a liquid, a first opening connected to one end of the channel, a second opening connected to the other end of the channel, and and a plurality of wells each connected to a channel, wherein the channel comprises a substrate and a film, the film being softened by being irradiated with light of a first wavelength, and the first It solidifies by being irradiated with a second wavelength different from the wavelength.
  • the liquid handling system of the present invention comprises the liquid handling device of the present invention, a first light source for irradiating the liquid handling device with light of the first wavelength, and irradiating the liquid handling device with the light of the second wavelength. and a pressing member for pressing the film of the liquid handling device toward the substrate.
  • 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 plurality of wells, and irradiating the film with light of the first wavelength to soften the film. a step of pressing the softened film toward the substrate and blocking the space between the plurality of wells; and irradiating the film with the light of the second wavelength in the state where the space between the plurality of wells is blocked; and solidifying the film.
  • FIG. 1 is a perspective view of a liquid handling device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • 2A is a plan view of the liquid handling device according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the process of softening the film.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining a step of blocking between a plurality of wells.
  • FIG. 3C is a schematic diagram for explaining the step of solidifying the film.
  • FIG. 4 is a perspective view of a liquid handling device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5A is a plan view of a liquid handling device according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 2A.
  • FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the process of softening the film.
  • FIG. 6B is a schematic diagram for explaining the step of blocking between a plurality of wells.
  • FIG. 6C is a schematic diagram for explaining the step of solidifying the film.
  • FIG. 1 is a perspective view of a liquid handling device 110 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a plan view of liquid handling device 110 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 2A.
  • the liquid handling system 100 includes a liquid handling device 110 (see FIGS. 1 and 2A-C), a pressing member 120 (see FIG. 3B), a first light source 123 (see FIG. 3A), and a second light source 124 (see FIG. 3C). See).
  • the liquid handling device 110 is composed of a substrate 130 and a film 140.
  • the substrate 130 has grooves 131 , first through holes 132 , second through holes 133 and a plurality of recesses 134 .
  • the thickness of substrate 130 is not particularly limited.
  • the thickness of the substrate 130 is, for example, 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the material of the substrate 130 is not particularly limited, but a material that transmits the light of the first wavelength and the light of the second wavelength is preferable.
  • the material of the substrate 130 can be appropriately selected from known resins and glass. Examples of materials for substrate 130 include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polypropylene, polyether, polyethylene, polystyrene, cycloolefinic resins, silicone resins, and elastomers.
  • the film 140 is bonded to one surface of the substrate 130 so as to close the opening of the groove 131, the opening of the first through hole 132, the opening of the second through hole 133, and the opening of the recess 134. It is The grooves 131 of the substrate 130 blocked by the film 140 serve as channels 113 for reagents, liquid samples, reaction liquids, and the like.
  • the first through hole 132 of the substrate 130 closed by the film 140 becomes the first opening 111 for introducing or discharging the liquid.
  • the second through hole 133 of the substrate 130 closed by the film 140 becomes the second opening 112 for introducing or discharging the liquid.
  • the recess 134 of the substrate 130 closed by the film 140 becomes the well 114 for storing liquid.
  • the thickness of the film 140 is not particularly limited as long as it can close the flow path 113 when softened.
  • the thickness of the film 140 is, for example, 30 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • a method of bonding the film 140 to the substrate 130 is appropriately selected according to the material of the film 140 . Examples of methods for bonding the film 140 to the substrate 130 include heat welding, laser welding, bonding with an adhesive, and the like. In this embodiment, the film 140 is joined to the substrate 130 by thermal welding.
  • the film 140 is made of a photoresponsive material. More specifically, the film 140 is air permeable, softens when irradiated with light of a first wavelength, and hardens when irradiated with light of a second wavelength different from the first wavelength.
  • the range of the first wavelength for softening the film 140 is not particularly limited.
  • the light of the first wavelength is, for example, ultraviolet rays.
  • the range of the first wavelength is, for example, within the range of 100 nm or more and less than 400 nm.
  • the amount of light required to soften the film 140 is appropriately set depending on the material forming the film 140, the thickness of the film 140, the type of the first light source 123, and the like.
  • the range of the second wavelength for solidifying the film 140 is not particularly limited.
  • the light of the second wavelength is visible light, for example.
  • the range of the second wavelength is, for example, within the range of 400 nm or more and less than 750 nm.
  • the amount of light required to solidify the film 140 is appropriately set according to the material forming the film 140, the thickness of the film 140, the type of the second light source 124, and the like.
  • the material of the film 140 is not particularly limited as long as it can exhibit the above functions.
  • Examples of the material of the film 140 include the compound represented by the following formula (1) (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-26817), the compound represented by the following formula (2) or the following formula (3) (Patent No. 5561728 ), a compound represented by the following formula (5), and a compound represented by the following formula (7) (both are International Publication No. WO2013/168712).
  • the compound represented by the following formula (1) can be produced by the method described in JP-A-2019-26817, and the compound represented by the following formula (2) or the following formula (3) is described in Japanese Patent No. 5561728.
  • a compound represented by the following formula (5) or (7), which can be produced by the method shown, can be used by the method shown in International Publication No. WO2013/168712.
  • l is an integer of 1 to 20
  • m is an integer of 1 to 20
  • n is 2 to 200
  • R 1 is H or a methyl group
  • R 2 is S, O, secondary or tertiary N, or an ester group.
  • l is preferably 10
  • m is preferably 6
  • R 1 is preferably a methyl group
  • R 2 is preferably S.
  • the first wavelength of the film formed using the compound represented by formula (1) as a material is, for example, the range of the first wavelength is in the range of 300 to 400 nm, in the range of 350 to 390 nm, and about 365 nm. be.
  • the second wavelength of the film formed using the compound represented by the formula (1) is within the range of 420 to 600 nm and is about 500 nm.
  • R is a group represented by formula (4) below, and n is an integer of 1-4.
  • m represents an integer of 0-16
  • l represents an integer of 1-16.
  • the first wavelength of the film 140 formed using the compound represented by formula (2) as a material is, for example, in the range of 300 to 400 nm.
  • the second wavelength of the film 140 formed using the compound represented by formula (2) is within the range of 400 to 600 nm.
  • R 1 is the following formula (6), and R 2 represents H or a methyl group.
  • m is an integer of 0-20 and l is an integer of 1-20.
  • R is H or a group represented by formula (8) below, and n is an integer of 1-4.
  • m is an integer of 0-20 and l is an integer of 1-20.
  • the first wavelength of the film 140 formed using the compound represented by the formula (5) or the formula (7) is, for example, in the range of 300 to 400 nm.
  • the second wavelength of the film 140 formed using the compound represented by formula (5) or formula (7) is within the range of 400 to 600 nm.
  • a liquid handling device 110 has a first opening 111 , a second opening 112 , a channel 113 and a plurality of wells 114 .
  • the first opening 111 is a bottomed recess for introducing liquid into the channel 113 or discharging liquid from the channel 113 .
  • the first opening 111 is connected to one end of the channel 113 .
  • the first opening 111 is composed of a first through hole 132 formed in the substrate 130 and a film 140 closing the opening of the first through hole 132 .
  • the shape and size of the first opening 111 are not particularly limited, and can be appropriately set according to the application.
  • the shape of the first opening 111 is, for example, a cylindrical shape.
  • the diameter of the cylindrical first opening 111 is, for example, about 2 mm.
  • the second opening 112 is a bottomed recess for introducing liquid into the channel 113 or discharging liquid from the channel 113 .
  • the second opening 112 is connected to the other end of the channel 113 .
  • the second opening 112 is composed of a second through hole 133 formed in the substrate 130 and a film 140 closing the opening of the second through hole 133 .
  • the shape and size of the second opening 112 are not particularly limited, and can be appropriately set according to the application.
  • the shape of the second opening 112 is, for example, a cylindrical shape.
  • the diameter of the cylindrical second opening 112 is, for example, about 2 mm.
  • the channel 113 is a channel for introducing liquid from the first opening 111 or the second opening 112 into the well 114 and sending excess liquid to the first opening 111 or the second opening 112 .
  • the channel 113 is arranged along the planar direction of the substrate 130 .
  • One end of the channel 113 is connected to the first opening 111
  • the other end of the channel 113 is connected to the second opening 112 .
  • the cross-sectional shape of channel 113 perpendicular to the direction in which the liquid flows is not particularly limited as long as it is closed when the softened film 140 is pressed. Examples of the cross-sectional shape of the channel 113 include an inverted trapezoid and a rectangle. In this embodiment, the cross-sectional shape is rectangular. Also.
  • One side of the cross section of the channel 113 is, for example, about several ⁇ m.
  • a plurality of wells 114 are connected to the channel 113 via a plurality of connection channels 115 .
  • the well 114 is a space that stores liquid introduced from the first opening 111 or the second opening 112 .
  • a plurality of wells 114 are arranged along the planar direction of the substrate 130 .
  • the well 114 is composed of a recess 134 formed in the substrate 130 and a film 140 closing the opening of the recess 134 .
  • the volume of well 114 is not particularly limited.
  • the volume of the well 114 is, for example, several tens of ⁇ L to several hundred ⁇ L.
  • the number of wells 114 is not particularly limited as long as it is plural, and is set as appropriate. In this embodiment, the number of wells 114 is thirteen.
  • the plurality of wells 114 are connected to the channel 113 via the connection channels 115 respectively.
  • connection channel 115 connects the channel 113 and the well 114 .
  • the width of the connection channel 115 is not particularly limited. In this embodiment, the width of the connecting channel 115 is the same as the width of the well 114 .
  • the depth of the connecting channel 115 is shallower than the depth of the well 114 .
  • the connection channel 115 is composed of a connection groove 135 of the substrate 130 and a film 140 closing the opening of the connection groove 135 .
  • the pressing member 120 is a member for pressing the film 140 toward the substrate 130 when the film 140 is softened.
  • the pressing member 120 has a first convex portion 121 corresponding to the channel 113 and a second convex portion 122 corresponding to the connecting channel 115 . Note that the pressing member 120 may have only the first protrusion 121 or may have only the second protrusion 122 as long as the plurality of wells 114 can be blocked.
  • the first light source 123 irradiates the liquid handling device 110 with light of the first wavelength.
  • the first light source 123 is not particularly limited as long as it can exhibit the functions described above. Examples of the first light source 123 include an excimer laser and a semiconductor laser that emits ultraviolet rays.
  • the second light source 124 irradiates the liquid handling device 110 with light of the second wavelength.
  • the second light source 124 is not particularly limited as long as it can exhibit the functions described above. Examples of the second light source 124 include a semiconductor laser that emits visible light and a light emitting diode (LED) that emits visible light.
  • LED light emitting diode
  • FIG. 3A is a schematic diagram for explaining the process of softening the film 140.
  • FIG. 3B is a schematic diagram for explaining the step of blocking between the plurality of wells 140.
  • FIG. 3C is a schematic diagram for explaining the process of solidifying the film 140.
  • the liquid handling method according to the present embodiment comprises the steps of preparing the liquid handling device 110 described above, introducing the liquid into the plurality of wells 114, softening the film 140, and blocking the separation between the plurality of wells 114. and solidifying the film 140 .
  • the liquid handling device 110 described above may be manufactured, or a commercially available product may be purchased.
  • the liquid is introduced through the first opening 111 or the second opening 112.
  • the liquid is the reaction solution for PCR.
  • a plurality of wells 114 are filled with the liquid introduced from the first opening 111 or the second opening 112 , and the air in the wells 114 escapes to the outside through the film 140 .
  • the first light source 123 irradiates the film 140 with light of the first wavelength to soften the film 140 .
  • the light of the first wavelength may be irradiated from the film 140 side or may be irradiated from the substrate 130 side. In this embodiment, the light of the first wavelength is emitted from the film 140 side.
  • the light of the first wavelength may irradiate the entire film 140 or may irradiate only the regions corresponding to the channels 113 and the connecting channels 115 .
  • the light of the first wavelength is preferably applied to a position corresponding to the channel 113 from the viewpoint of downsizing the device.
  • the first wavelength for irradiation is, for example, within the range of 300-400 nm.
  • the pressing member 120 is used to press the film 140 irradiated with light of the first wavelength toward the substrate 130 to block between the plurality of wells 114 .
  • pressing member 120 has first convex portion 121 corresponding to channel 113 and second convex portion 122 corresponding to connecting channel 115 . Therefore, the region of the film 140 facing the groove 131 of the substrate 130 contacts the inner surface of the groove 131 , and the region of the film 140 facing the connection groove 135 of the substrate 130 contacts the inner surface of the connection groove 135 .
  • channel 113 and connecting channel 115 are blocked by first convex portion 121 and second convex portion 122 .
  • the plurality of wells 114 are cut off from each other, and the liquid in the channel 113 and the connecting channel 115 is discharged to the first opening 111 or the second opening 112 .
  • the second light source 124 irradiates the softened region of the film 140 with light of the second wavelength to solidify the film 140 .
  • the light of the second wavelength may be irradiated from the film 140 side or may be irradiated from the substrate 130 side. In this embodiment, the light of the second wavelength is applied from the film 140 side. This makes the plurality of wells 114 independent.
  • the light of the second wavelength may be irradiated while the film 140 is pressed against the substrate 130 by the pressing member 120, or the light of the second wavelength may be irradiated while the pressing member 120 is separated from the film 140. good.
  • the light of the second wavelength is emitted while the film 140 is pressed against the substrate 130 by the pressing member 120, the light of the second wavelength is emitted from the substrate 130 side.
  • PCR is performed by repeating the thermal cycle. At this time, contamination does not occur because the plurality of wells 114 are cut off.
  • a detection value for example, fluorescence
  • a detection value of the liquid after PCR is detected using a predetermined detector.
  • Embodiment 2 a liquid handling system 200 according to Embodiment 2 will be described.
  • the liquid handling system 200 according to Embodiment 2 differs from the liquid handling system 100 according to Embodiment 1 mainly in the configuration of the flow path 213 . Therefore, the same components as those of the liquid handling system 100 are denoted by the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.
  • FIG. 4 is a perspective view of liquid handling device 210 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4A is a plan view of liquid handling device 210 according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line AA shown in FIG. 4A.
  • FIG. 5C is a cross-sectional view taken along line BB shown in FIG. 4A.
  • the liquid handling system 200 includes a liquid handling device 210 (see FIGS. 4 and 5A-C), a pressing member 220 (see FIG. 6B), a first light source 123 (see FIG. 6A), and a second light source 124 (see FIG. 6C). See).
  • the liquid handling device 210 is composed of a substrate 230 and a film 240.
  • the substrate 230 has a first through hole 132, a second through hole 133, and a plurality of recesses 134. In other words, the substrate 230 in this embodiment does not have grooves for forming the flow paths 213 .
  • the film 240 is bonded to one surface of the substrate 130 so as to block the opening of the first through hole 132, the opening of the second through hole 133, and the opening of the recess 134.
  • the film 140 has grooves (recesses) 241 for forming the flow paths 213 .
  • Film 240 is made of the same material as film 140 in the first embodiment.
  • a liquid handling device 210 has a first opening 111 , a second opening 112 , a channel 213 and a plurality of wells 114 .
  • the first opening 111 and the second opening 112 are the same as the first opening 111 and the second opening 112 according to the first embodiment.
  • the channel 213 is a channel for introducing liquid from the first opening 111 or the second opening 112 into the well 114 and for sending excess liquid to the first opening 111 or the second opening 112 .
  • the channel 213 is composed of a groove 241 of the film 240 and a substrate 230 arranged to face the groove 241 .
  • the liquid handling device 210 does not have the connecting channel 115 in the first embodiment.
  • the pressing member 220 is a member for pressing the film 140 toward the substrate 130 while the film 140 is softened.
  • the pressing member 220 has a plane with the same shape as the surface shape of the substrate 230 .
  • FIG. 6A is a schematic diagram for explaining the process of softening the film 240.
  • FIG. 6B is a schematic diagram for explaining the step of blocking between the plurality of wells 114.
  • FIG. 6C is a schematic diagram for explaining the process of solidifying the film 240.
  • the liquid handling method according to the present embodiment includes the steps of preparing the liquid handling device 210 described above, softening the film 240, blocking between the plurality of wells 114, and solidifying the film 240. have.
  • the steps of preparing the liquid handling system 100, introducing the liquid into the plurality of wells 114, and softening the film 240 are the same as the steps in the first embodiment.
  • the pressing member 220 is used to press the film 240 irradiated with light of the first wavelength from the first light source 123 toward the substrate 130, thereby blocking between the plurality of wells 114.
  • the pressing member 220 has a flat surface corresponding to the surface of the substrate 230 as described above. Therefore, the recessed streak 241 is crushed and adheres to the substrate 230 . As a result, the plurality of wells 114 are blocked, and the liquid in the channel 213 is discharged to the first opening 111 or the second opening 112 .
  • the process of solidifying the film 140 is the same as the process in the first embodiment.
  • PCR is performed by repeating the thermal cycle. At this time, contamination does not occur because the plurality of wells 114 are cut off.
  • a detection value for example, fluorescence
  • a detection value of the liquid after PCR is detected using a predetermined detector.
  • the liquid handling system 200 according to the present embodiment has the same effects as the liquid handling system 100 according to the first embodiment.
  • liquid handling device, liquid handling system, and liquid handling method of the present invention are useful in various applications such as clinical examinations, food examinations, and environmental examinations.
  • liquid handling system 110 210 liquid handling device 111 first opening 112 second opening 113, 213 channel 114 well 115 connection channel 120, 220 pressing member 121 first convex portion 122 second convex portion 123 second 1 light source 124 second light source 130, 230 substrate 131 groove 132 first through hole 133 second through hole 134 recess 135 connection groove 140, 240 film

Abstract

本発明は、液体取扱装置、液体取扱システムおよび液体取扱方法に関する。液体取扱装置は、液体を流すための流路と、流路の一端に接続された第１開口部と、流路の他端に接続された第２開口部と、流路にそれぞれ接続された複数のウェルと、を有する。流路は、基板およびフィルムから構成されている。フィルムは、第１波長の光を照射されることにより軟化し、第１波長と異なる第２波長を照射されることにより固化する。

Description

液体取扱装置、液体取扱システムおよび液体取扱方法
　本発明は、液体取扱装置、液体取扱システム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、流路チップが使用されている。流路チップは、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）に使用される核酸増幅装置が記載されている。特許文献１に記載の核酸増幅装置は、標的核酸を含む拡散増幅反応液を導入するための導入部と、拡散増幅反応液を排出するための排出部と、導入部および排出部を結ぶ流路と、流路に接続された複数のマイクロウェルとを有する。特許文献１に記載の核酸増幅装置では、導入部から核酸増幅反応液を複数のマイクロウェルに導入する。次いで、封止流体を流路に導入する。これにより、流路内の核酸増幅反応液が封止流体に置き換わり、マイクロウェル内の核酸増幅反応液が他のマイクロウェル内の核酸増幅反応液から分断される。この状態で各核酸増幅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
　しかしながら、特許文献１に記載の核酸増幅装置では、核酸増幅反応液の蒸発や、核酸増幅反応液に気泡が発生することで核酸増幅反応液が移動し、マイクロウェル間でコンタミが発生することが考えられる。また、封止流体を介して核酸増幅反応液が移動してしまうこともが考えられる。
　本発明の目的は、ウェル間のコンタミを防止す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有する液体取扱システムおよび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、液体を流すための流路と、前記流路の一端に接続された第１開口部と、前記流路の他端に接続された第２開口部と、前記流路にそれぞれ接続された複数のウェルと、を有し、前記流路は、基板およびフィルムから構成されており、前記フィルムは、第１波長の光を照射されることにより軟化し、前記第１波長と異なる第２波長を照射されることにより固化する。
　本発明の液体取扱システムは、本発明の液体取扱装置と、前記液体取扱装置に前記第１波長の光を照射するための第１光源と、前記液体取扱装置に前記第２波長の光を照射するための第２光源と、前記液体取扱装置の前記フィルムを前記基板に向かって押圧するための押圧部材と、を有する。
　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、前記複数のウェルに液体を導入する工程と、前記フィルムに前記第１波長の光を照射して前記フィルムを軟化させ、軟化した前記フィルムを前記基板に向かって押圧する、前記複数のウェル間を遮断する工程と、前記複数のウェル間が遮断した状態で、前記フィルムに前記第２波長の光を照射して、前記フィルムを固化させる工程と、を有する。
　本発明によれば、ウェル間のコンタミを防止できる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る液体取扱装置の斜視図である。 図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る液体取扱装置の平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図２Ｃは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。 図３Ａは、フィルムを軟化させる工程を説明するための模式図である。図３Ｂは、複数のウェル間を遮断する工程を説明するための模式図である。図３Ｃは、フィルムを固化させる工程を説明するための模式図である。 図４は、本発明の実施の形態２に係る液体取扱装置の斜視図である。 図５Ａは、本発明の実施の形態２に係る液体取扱装置の平面図である。図５Ｂは、図４Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図５Ｃは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。 図６Ａは、フィルムを軟化させる工程を説明するための模式図である。図６Ｂは、複数のウェル間を遮断する工程を説明するための模式図である。図６Ｃは、フィルムを固化させる工程を説明するための模式図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　［実施の形態１］
　本実施の形態では、ウェル１１４内でＰＣＲを行う液体取扱システム１００について説明する。
　（液体取扱システムおよび液体取扱装置）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る液体取扱装置１１０の斜視図である。図２Ａは、本発明の実施の形態１に係る液体取扱装置１１０の平面図である。図２Ｂは、図２Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図２Ｃは、図２Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。
　液体取扱システム１００は、液体取扱装置１１０（図１および図２Ａ～Ｃ参照）と、押圧部材１２０（図３Ｂ参照）と、第１光源１２３（図３Ａ参照）と、第２光源１２４（図３Ｃ参照）とを有する。
　液体取扱装置１１０は、基板１３０と、フィルム１４０とから構成されている。
　基板１３０は、溝１３１と、第１貫通孔１３２と、第２貫通孔１３３と、複数の凹部１３４とを有する。基板１３０の厚みは、特に限定されない。基板１３０の厚みは、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。基板１３０の材料は、特に限定されないが、第１波長の光および第２波長の光を透過する材料が好ましい。基板１３０の材料は、公知の樹脂およびガラスから適宜選択されうる。基板１３０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。
　フィルム１４０は、溝１３１の開口部と、第１貫通孔１３２の開口部と、第２貫通孔１３３の開口部と、凹部１３４の開口部とを塞ぐように、基板１３０の一方の面に接合されている。フィルム１４０により塞がれた基板１３０の溝１３１は、試薬、液体試料、反応液などの流路１１３となる。フィルム１４０により塞がれた基板１３０の第１貫通孔１３２は、液体を導入または排出するための第１開口部１１１となる。フィルム１４０により塞がれた基板１３０の第２貫通孔１３３は、液体を導入または排出するための第２開口部１１２となる。フィルム１４０により塞がれた基板１３０の凹部１３４は、液体を貯留するためのウェル１１４となる。
　フィルム１４０の厚みは、軟化させたときに、流路１１３を塞ぐことができれば特に限定されない。フィルム１４０の厚みは、例えば３０μｍ以上３００μｍ以下である。基板１３０に対するフィルム１４０の接合方法は、フィルム１４０の材料により適宜選択される。基板１３０に対するフィルム１４０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、フィルム１４０は、熱溶着により基板１３０に接合される。
　フィルム１４０は、光応答性の材料で形成されている。より具体的には、フィルム１４０は、空気透過性を有し、第１波長の光を照射されることで軟化し、第１波長と異なる第２波長の光を照射されることで固化する。
　フィルム１４０を軟化させるための第１波長の範囲は特に限定されない。第１波長の光は、例えば紫外線である。たとえば、第１波長の範囲は、例えば１００ｎｍ以上４００ｎｍ未満の範囲内である。フィルム１４０を軟化させるために必要な光量は、フィルム１４０を構成する材料、フィルム１４０の厚み、第１光源１２３の種類などによって適宜設定される。
　フィルム１４０を固化させるための第２波長の範囲は特に限定されない。第２波長の光は、例えば可視光線である。たとえば、第２波長の範囲は、例えば４００ｎｍ以上７５０ｎｍ未満の範囲内である。フィルム１４０を固化させるために必要な光量は、フィルム１４０を構成する材料、フィルム１４０の厚み、第２光源１２４の種類などによって適宜設定される。
　フィルム１４０の材料は、上記の機能を発揮できれば特に限定されない。フィルム１４０の材料の例には、下記式（１）で示される化合物（特開２０１９－２６８１７号公報参照）、下記式（２）または下記式（３）で示される化合物（特許第５５６１７２８号公報）、下記式（５）で示される化合物、下記式（７）で示される化合物（いずれも国際公開第ＷＯ２０１３／１６８７１２号公報）が含まれる。下記式（１）で示される化合物は、特開２０１９－２６８１７号公報参照に記載の方法で製造でき、下記式（２）または下記式（３）で示される化合物は、特許第５５６１７２８号公報に示される方法で製造でき、下記式（５）または下記式（７）で示される化合物は、国際公開第ＷＯ２０１３／１６８７１２号公報に示される方法で使用できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
　式（１）において、ｌは１～２０の整数であり、ｍは１～２０の整数であり、ｎは２～２００であり、Ｒ１はＨまたはメチル基であり、Ｒ２は、Ｓ、Ｏ、２級もしくは３級のＮ、またはエステル基である。ｌは１０が好ましく、ｍは６が好ましく、Ｒ１はメチル基が好ましく、Ｒ２はＳが好ましい。
　式（１）で示される化合物を材料として形成したフィルムの第１波長は、たとえば、第１波長の範囲は、３００～４００ｎｍの範囲内であり、３５０～３９０ｎｍの範囲内であり、３６５ｎｍ程度である。式（１）で示される化合物を材料として形成したフィルムの第２波長は、４２０～６００ｎｍの範囲内であり、５００ｎｍ程度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　式（２）または式（３）において、Ｒは、下記式（４）で示される基であり、ｎは１～４の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　式（４）において、ｍは０～１６の整数を示し、ｌは１～１６の整数を示す。
　式（２）で示される化合物を材料として形成したフィルム１４０の第１波長は、たとえば、第１波長の範囲は、３００～４００ｎｍの範囲内である。式（２）で示される化合物を材料として形成したフィルム１４０の第２波長は、４００～６００ｎｍの範囲内である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　式（５）において、Ｒ１は下記式（６）であり、Ｒ２はＨまたはメチル基を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　式（６）において、ｍは０～２０の整数であり、ｌは１～２０の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
　式（７）において、ＲはＨまたは下記式（８）で示される基であり、ｎは１～４の整数である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　式（８）において、ｍは０～２０の整数であり、ｌは１～２０の整数である。
　式（５）または式（７）で示される化合物を材料として形成したフィルム１４０の第１波長は、たとえば、第１波長の範囲は、３００～４００ｎｍの範囲内である。式（５）または式（７）で示される化合物を材料として形成したフィルム１４０の第２波長は、４００～６００ｎｍの範囲内である。
　本実施の形態に係る液体取扱装置１１０は、第１開口部１１１と、第２開口部１１２と、流路１１３と、複数のウェル１１４とを有する。
　第１開口部１１１は、液体を流路１１３に導入するか液体を流路１１３から排出するための有底の凹部である。第１開口部１１１は、流路１１３の一端に接続されている。第１開口部１１１は、基板１３０に形成された第１貫通孔１３２と、第１貫通孔１３２の開口部を塞ぐフィルム１４０とから構成されている。第１開口部１１１の形状および大きさは、特に限定されず、用途に応じて適宜設定されうる。第１開口部１１１の形状は、例えば、円柱形状である。円柱形状の第１開口部１１１の直径は、例えば２ｍｍ程度である。
　第２開口部１１２は、液体を流路１１３に導入するか液体を流路１１３から排出するための有底の凹部である。第２開口部１１２は、流路１１３の他端に接続されている。第２開口部１１２は、基板１３０に形成された第２貫通孔１３３と、第２貫通孔１３３の開口部を塞ぐフィルム１４０とから構成されている。第２開口部１１２の形状および大きさは、特に限定されず、用途に応じて適宜設定されうる。第２開口部１１２の形状は、例えば、円柱形状である。円柱形状の第２開口部１１２の直径は、例えば２ｍｍ程度である。
　流路１１３は、液体を第１開口部１１１または第２開口部１１２からウェル１１４に導入するとともに、過剰な液体を第１開口部１１１または第２開口部１１２に送るための流路である。流路１１３は、基板１３０の平面方向に沿って配置されている。流路１１３の一端には第１開口部１１１が接続されており、流路１１３の他端には第２開口部１１２が接続されている。流路１１３の液体が流れる方向に直交する断面形状は、軟化したフィルム１４０を押圧したときに閉塞される形状であれば特に限定されない。流路１１３の当該断面形状の例には、逆台形、矩形が含まれる。本実施の形態では、当該断面形状は、矩形である。また。流路１１３の断面の一辺は、例えば数μｍ程度である。流路１１３には、複数の接続流路１１５を介して複数のウェル１１４が接続されている。
　ウェル１１４は、第１開口部１１１または第２開口部１１２から導入した液体を貯留する空間である。複数のウェル１１４は、基板１３０の平面方向に沿って配置されている。ウェル１１４は、基板１３０に形成された凹部１３４と、凹部１３４の開口部を塞ぐフィルム１４０とから構成されている。ウェル１１４の容積は、特に限定されない。ウェル１１４の容積は、例えば数十μＬ～数百μＬである。ウェル１１４の数は、複数であれば特に限定されず、適宜設定される。本実施の形態では、ウェル１１４の数は、１３個である。また、複数のウェル１１４は、それぞれ接続流路１１５を介して流路１１３に接続されている。
　接続流路１１５は、流路１１３と、ウェル１１４とを接続する。接続流路１１５の幅は特に限定されない。本実施の形態では、接続流路１１５の幅は、ウェル１１４の幅と同じである。接続流路１１５の深さは、ウェル１１４の深さより浅い。接続流路１１５は、基板１３０の接続溝１３５と、接続溝１３５の開口部を塞ぐフィルム１４０とから構成されている。
　押圧部材１２０は、フィルム１４０が軟化した状態でフィルム１４０を基板１３０に向けて押し付けるための部材である。押圧部材１２０は、流路１１３に対応した第１凸部１２１と、接続流路１１５に対応した第２凸部１２２とを有する。なお、押圧部材１２０は、複数のウェル１１４間を遮断できれば、第１凸部１２１のみを有していてもよいし、第２凸部１２２のみを有していてもよい。
　第１光源１２３は、液体取扱装置１１０に第１波長の光を照射する。第１光源１２３は、上述した機能を発揮できれば特に限定されない。第１光源１２３の例には、エキシマレーザー、紫外線を照射する半導体レーザーが含まれる。
　第２光源１２４は、液体取扱装置１１０に第２波長の光を照射する。第２光源１２４は、上述した機能を発揮できれば特に限定されない。第２光源１２４の例には、可視光線を照射する半導体レーザー、可視光線を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）が含まれる。
　（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３Ａは、フィルム１４０を軟化させる工程を説明するための模式図である。図３Ｂは、複数のウェル１４０間を遮断する工程を説明するための模式図である。図３Ｃは、フィルム１４０を固化させる工程を説明するための模式図である。
　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１１０を準備する工程と、複数のウェル１１４に液体を導入する工程と、フィルム１４０を軟化させる工程と、複数のウェル１１４間を遮断する工程と、フィルム１４０を固化させる工程とを有する。
　液体取扱装置１１０を準備する工程では、上述の液体取扱装置１１０を製造してもよいし、市販品を購入してもよい。
　複数のウェル１１４に液体を導入する工程では、第１開口部１１１または第２開口部１１２から液体を導入する。ここでは、例えば液体は、ＰＣＲのための反応溶液である。第１開口部１１１または第２開口部１１２から導入した液体は複数のウェル１１４にそれぞれ充填され、ウェル１１４内の空気はフィルム１４０を介して外部に抜ける。
　フィルム１４０を軟化させる工程では、第１光源１２３によりフィルム１４０に第１波長の光を照射して、フィルム１４０を軟化させる。第１波長の光は、フィルム１４０側から照射してもよいし、基板１３０側から照射してもよい。本実施の形態では、第１波長の光は、フィルム１４０側から照射している。第１波長の光は、フィルム１４０の全体に照射してもよいし、流路１１３および接続流路１１５に対応する領域のみに照射してもよい。第１波長の光は装置の小型化の観点から、流路１１３に対応した位置に照射されることが好ましい。照射する第１波長は、例えば３００～４００ｎｍの範囲内である。
　複数のウェル１１４間を遮断する工程では、押圧部材１２０を用いて、第１波長の光を照射したフィルム１４０を基板１３０に向けて押し付けて、複数のウェル１１４間を遮断する。本実施の形態では、上述したように押圧部材１２０は、流路１１３に対応した第１凸部１２１と、接続流路１１５に対応した第２凸部１２２とを有する。よって、基板１３０の溝１３１に対向したフィルム１４０の領域は溝１３１の内面に接触し、基板１３０の接続溝１３５に対向したフィルム１４０の領域は接続溝１３５の内面に接触する。このように、本実施の形態では、第１凸部１２１および第２凸部１２２によって、流路１１３および接続流路１１５が閉塞される。これにより、複数のウェル１１４間がそれぞれ遮断され、流路１１３および接続流路１１５内の液体は、第１開口部１１１または第２開口部１１２に排出される。
　フィルム１４０を固化させる工程では、第２光源１２４によりフィルム１４０の軟化した領域に第２波長の光を照射して、フィルム１４０を固化させる。第２波長の光は、フィルム１４０側から照射してもよいし、基板１３０側から照射してもよい。本実施の形態では、第２波長の光は、フィルム１４０側から照射する。これにより、複数のウェル１１４がそれぞれ独立する。なお、押圧部材１２０でフィルム１４０を基板１３０に押し付けた状態で第２波長の光を照射してもよいし、フィルム１４０から押圧部材１２０を離した状態で第２波長の光を照射してもよい。なお、押圧部材１２０でフィルム１４０を基板１３０に押し付けた状態で第２波長の光を照射する場合には、第２波長の光は、基板１３０側から照射される。
　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。このとき、複数のウェル１１４間は遮断されているため、コンタミが生じない。ＰＣＲ後の液体は、所定の検出器を用いて、検出値（例えば蛍光）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システム１００では、フィルム１４０に波長の異なる２種類の光を照射することで、フィルム１４０を軟化または固化させることで、複数のウェル１１４間の接続を簡単に遮断できる。よって、ウェル１１４間のコンタミを防止できる。
　［実施の形態２］
　次に、実施の形態２に係る液体取扱システム２００について説明する。実施の形態２に係る液体取扱システム２００は、主として流路２１３の構成が実施の形態１に係る液体取扱システム１００と異なる。そこで、液体取扱システム１００と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
　（液体取扱システムおよび液体取扱装置）
　図４は、本発明の実施の形態２に係る液体取扱装置２１０の斜視図である。図４Ａは、本発明の実施の形態２に係る液体取扱装置２１０の平面図である。図５Ｂは、図４Ａに示されるＡ－Ａ線の断面図である。図５Ｃは、図４Ａに示されるＢ－Ｂ線の断面図である。
　液体取扱システム２００は、液体取扱装置２１０（図４および図５Ａ～Ｃ参照）と、押圧部材２２０（図６Ｂ参照）と、第１光源１２３（図６Ａ参照）と、第２光源１２４（図６Ｃ参照）とを有する。
　液体取扱装置２１０は、基板２３０と、フィルム２４０とから構成されている。
　基板２３０は、第１貫通孔１３２と、第２貫通孔１３３と、複数の凹部１３４とを有する。すなわち、本実施の形態における基板２３０は、流路２１３となるための溝を有していない。
　フィルム２４０は、第１貫通孔１３２の開口部と、第２貫通孔１３３の開口部と、凹部１３４の開口部とを塞ぐように基板１３０の一方の面に接合されている。フィルム１４０は、流路２１３となるための凹条（凹部）２４１を有する。フィルム２４０は、実施の形態１におけるフィルム１４０と同じ材料で形成されている。
　本実施の形態に係る液体取扱装置２１０は、第１開口部１１１と、第２開口部１１２と、流路２１３と、複数のウェル１１４とを有する。
　第１開口部１１１および第２開口部１１２は、実施の形態１に係る第１開口部１１１および第２開口部１１２と同じである。
　流路２１３は、液体を第１開口部１１１または第２開口部１１２からウェル１１４に導入するとともに、過剰な液体を第１開口部１１１または第２開口部１１２に送るための流路である。流路２１３は、フィルム２４０の凹条２４１と、凹条２４１と対向して配置された基板２３０とにより構成される。なお、本実施の形態では、液体取扱装置２１０は、実施の形態１における接続流路１１５を有していない。
　押圧部材２２０は、フィルム１４０が軟化した状態でフィルム１４０を基板１３０に向けて押し付けるための部材である。押圧部材２２０は、基板２３０の表面形状と同じ形状の平面を有する。
　（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６Ａは、フィルム２４０を軟化させる工程を説明するための模式図である。図６Ｂは、複数のウェル１１４間を遮断する工程を説明するための模式図である。図６Ｃは、フィルム２４０を固化させる工程を説明するための模式図である。
　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２１０を準備する工程と、フィルム２４０を軟化させる工程と、複数のウェル１１４間を遮断する工程と、フィルム２４０を固化させる工程とを有する。
　液体取扱システム１００を準備する工程と、複数のウェル１１４に液体を導入する工程と、フィルム２４０を軟化させる工程とは、実施の形態１における各工程と同じである。
　複数のウェル１１４間を遮断する工程では、押圧部材２２０を用いて、第１光源１２３により第１波長の光を照射したフィルム２４０を基板１３０に向けて押し付けて、複数のウェル１１４間を遮断する。本実施の形態では、上述したように押圧部材２２０は、基板２３０の表面に対応した平面を有している。よって、凹条２４１が潰れることで、基板２３０に密着する。これにより、複数のウェル１１４間を遮断され、流路２１３内の液体は、第１開口部１１１または第２開口部１１２に排出される。
　フィルム１４０を固化させる工程は、実施の形態１における工程と同じである。
　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。このとき、複数のウェル１１４間は遮断されているため、コンタミが生じない。ＰＣＲ後の液体は、所定の検出器を用いて、検出値（例えば蛍光）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システム２００は、実施の形態１に係る液体取扱システム１００と同様の効果を有する。
　本発明の液体取扱装置、液体取扱システムおよび液体取扱方法は、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　液体取扱システム
　１１０、２１０　液体取扱装置
　１１１　第１開口部
　１１２　第２開口部
　１１３、２１３　流路
　１１４　ウェル
　１１５　接続流路
　１２０、２２０　押圧部材
　１２１　第１凸部
　１２２　第２凸部
　１２３　第１光源
　１２４　第２光源
　１３０、２３０　基板
　１３１　溝
　１３２　第１貫通孔
　１３３　第２貫通孔
　１３４　凹部
　１３５　接続溝
　１４０、２４０　フィルム

Claims (6)

  1. 　液体を流すための流路と、
    　前記流路の一端に接続された第１開口部と、
    　前記流路の他端に接続された第２開口部と、
    　前記流路にそれぞれ接続された複数のウェルと、
    　を有し、
    　前記流路は、基板およびフィルムから構成されており、
    　前記フィルムは、第１波長の光を照射されることにより軟化し、前記第１波長と異なる第２波長を照射されることにより固化する、
    　液体取扱装置。
  2. 　前記第１波長の光は、紫外線であり、
    　前記第２波長の光は、可視光線である、
    　請求項１に記載の液体取扱装置。
  3. 　前記流路は、
    　前記基板に配置された溝と、
    　前記溝を覆うように配置された前記フィルムと、
    　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. 　前記流路は、
    　前記フィルムに配置された凹部と、
    　前記凹部を覆うように配置された前記基板と、
    　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。
  5. 　請求項１～４のいずれか一項に記載の液体取扱装置と、
    　前記液体取扱装置に前記第１波長の光を照射するための第１光源と、
    　前記液体取扱装置に前記第２波長の光を照射するための第２光源と、
    　前記液体取扱装置の前記フィルムを前記基板に向かって押圧するための押圧部材と、
    　を有する、液体取扱システム。
  6. 　請求項１～４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、
    　前記複数のウェルに液体を導入する工程と、
    　前記フィルムに前記第１波長の光を照射して前記フィルムを軟化させ、軟化した前記フィルムを前記基板に向かって押圧する、前記複数のウェル間を遮断する工程と、
    　前記複数のウェル間が遮断した状態で、前記フィルムに前記第２波長の光を照射して、前記フィルムを固化させる工程と、
    　を有する、液体取扱方法。
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