WO2019151070A1 - カートリッジ、およびこれを含む流体取扱システム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a cartridge and a fluid handling system including the cartridge.
- Patent Document 1 and Patent Document 2 require means for sucking the sample into the pipette, means for moving the pipette, and the like.
- a plurality of pipettes are necessary, and furthermore, it is necessary to control a plurality of pipettes. For this reason, there is a problem that the apparatus tends to be large and the cost is likely to increase.
- the present invention has been made in view of such points, and provides a cartridge capable of injecting a fluid into a desired chip or the like without using a large-scale device, and a fluid handling system including the cartridge. Objective.
- the present invention provides the following cartridge.
- a reservoir including a storage portion for storing a fluid, and an opening communicating with the storage portion and the outside, disposed in a part of the storage portion, and a columnar shape fitted into the opening of the reservoir
- a cap made of a flexible elastomer having a through-hole substantially parallel to the central axis thereof, wherein the opening of the reservoir has a part of the cap at the central axis A pressing region for pressing toward the center, and an open region where the pressing force toward the central axis of the cap is smaller than the pressing region, and the cap is located in the pressing region of the reservoir
- the present invention also provides the following fluid handling system.
- a cartridge capable of injecting a fluid into a flow path tip or the like can be obtained by a simple method without providing a means for driving a pipette or a means for conveying the tip.
- FIG. 1 is an exploded perspective view of a cartridge according to an embodiment of the present invention.
- 2A is a front view of a reservoir included in a cartridge according to an embodiment of the present invention
- FIG. 2B is a plan view of the reservoir
- FIG. 2C is a bottom view of the reservoir
- FIG. FIG. 3 is a side view of the reservoir.
- 3A is a cross-sectional view taken along line AA of the reservoir shown in FIG. 2C
- FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB of the reservoir shown in FIG. 2C
- FIG. 3C is a cross-sectional view of the reservoir shown in FIG.
- FIG. 3D is a partially enlarged view of a region surrounded by a broken line of the reservoir shown in FIG. 2B.
- FIG. 4A is a perspective view of the upper surface side of the cap included in the cartridge according to the embodiment of the present invention
- FIG. 4B is a perspective view of the bottom surface side of the cap
- FIG. 4C is a front view of the cap
- 4D is a plan view of the cap
- FIG. 4E is a cross-sectional view taken along line AA of the cap shown in FIG. 4D
- FIG. 4F is taken along line BB of the cap shown in FIG. 4D. It is sectional drawing.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of the fluid handling system according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 6 is a bottom view of the main body portion of the flow path chip included in the fluid handling system of FIG.
- FIG. 7A is a cross-sectional view taken along the line AA of the fluid handling system shown in FIG. 5,
- FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB of the fluid handling system shown in FIG. 5, and
- FIGS. FIG. 6 is a diagram when the cartridge is closed.
- 8A is a cross-sectional view taken along line AA of the fluid handling system shown in FIG. 5
- FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line BB of the fluid handling system shown in FIG. 5,
- FIGS. It is a figure of the state which removed the spacer.
- 9A is a cross-sectional view taken along the line AA of the fluid handling system shown in FIG. 5, FIG.
- FIG. 10 is an exploded perspective view of a fluid handling system according to the second embodiment of the present invention.
- 11A is a perspective view of an auxiliary member included in the fluid handling system of FIG. 10
- FIG. 11B is a perspective view when the auxiliary member is observed from another angle
- FIG. 11C is a plan view of the auxiliary member.
- 11D is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 11C.
- 12A is a perspective view of the fluid handling system of FIG. 10 before the cap is fitted into the auxiliary member, FIG.
- FIG. 12B is a perspective view after the cap is fitted into the auxiliary member
- FIG. FIG. 12D is a plan view after the cap is fitted into the member
- FIG. 12D is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 12C
- FIG. 13 is a perspective view when the cartridge of the fluid handling system of FIG. 10 is closed.
- 14A is a plan view of the fluid handling system shown in FIG. 13, and
- FIG. 14B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 14A.
- 15A is a perspective view when the cartridge of the fluid handling system of FIG. 10 is opened, and FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 15A.
- FIG. 15A is a perspective view when the cartridge of the fluid handling system of FIG. 10 is opened
- FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 15A.
- FIG. 16 is an exploded perspective view of a fluid handling system according to the third embodiment of the present invention.
- FIG. 17 is a bottom view of the main body portion of the channel chip included in the fluid handling system of FIG. 18A is a perspective view of the side where the support portion of the main body portion of the flow channel chip included in the fluid handling system of FIG. 16 is formed
- FIG. 18B is a plan view of the main body portion of the flow channel chip.
- 18C is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 18B.
- a cartridge 100 As shown in the exploded perspective view of FIG. 1, a cartridge 100 according to an embodiment of the present invention includes a reservoir 11 for containing a fluid and an opening (not shown) disposed at the bottom of the reservoir 11. A cap 12 fitted in the lid 11 and a lid portion 13 covering the reservoir 11. However, the cartridge 100 may be distributed in a state where the cap 12 and the lid portion 13 are removed from the reservoir 11.
- the cap 12 when the fluid is stored in the reservoir 11 (hereinafter, this state is also referred to as the “closed state” of the cartridge 100), the cap 12 functions as a stopper of the opening of the reservoir 11. .
- this state when the fluid is taken out of the reservoir 11 (hereinafter, this state is also referred to as “open state” of the cartridge 100), the through hole 120 of the cap 12 functions as a flow path.
- each member constituting the cartridge 100 will be described in detail.
- FIG. 2A shows a front view of the reservoir 11
- FIG. 2B shows a plan view
- FIG. 2C shows a bottom view
- FIG. 2D shows a side view
- 3A is a cross-sectional view taken along line AA of the reservoir 11 shown in FIG. 2C
- FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line BB of the reservoir 11 shown in FIG. 2C
- FIG. A partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line is shown
- FIG. 3D shows a partially enlarged view of a portion surrounded by a broken line in FIG. 2B.
- the reservoir 11 includes three accommodating portions 111 and three openings 112 arranged at the bottom of each accommodating portion 111, respectively.
- the shape of the reservoir 11 is not particularly limited as long as a desired amount of fluid can be accommodated in the accommodating portion 111, and may be, for example, a substantially rectangular parallelepiped shape, a cylindrical shape, or the like.
- the number of the accommodating portions 111 and the number of the opening portions 112 arranged in the reservoir 11 are not particularly limited, and are appropriately selected according to the use of the cartridge 100.
- a plurality of openings 112 may be arranged in one accommodating part 111.
- the shape of the three accommodating portions 111 and the shape of the three opening portions 112 are the same, but they may be different from each other.
- the storage portion 111 of the reservoir 11 is a substantially rectangular parallelepiped bottomed recess.
- the shape of the accommodating portion 111 is not particularly limited as long as it can accommodate a desired amount of fluid, and may be, for example, a truncated pyramid shape, a columnar shape, a truncated cone-shaped concave portion, or the like.
- the bottom surface of the accommodating portion 111 is set so as to be substantially parallel to the surface of the fluid to be accommodated, but part or all of the bottom surface is gravity toward the opening 112 side. It may be inclined downward in the direction.
- the opening 112 is a hole for fitting a cap 12 to be described later, and is a hole for communicating the inside of the housing part 111 and the outside of the reservoir 11.
- the opening 112 is arranged so that a part of the outer wall of the opening 112 protrudes from the bottom surface of the reservoir 11.
- the opening 112 of the present embodiment has a shape in which a pressing region 112a having a substantially elliptical columnar opening and an open region 112b having a substantially cylindrical opening are connected. have.
- the pressing area 112a is an area for accommodating the first area of the cap 12 when the cartridge 100 is in the closed state, and is an area for pressing a part of the cap 12 toward the central axis.
- the shape of the first region of the cap 12 is a columnar shape
- the opening shape of the pressing region 112a is a substantially elliptical columnar shape. Therefore, when the first region of the cylindrical cap 12 is accommodated in the pressing region 112a, the first region of the cap 12 is pressed toward the central axis by the outer wall of the pressing region 112a. As a result, the through hole 120 in the first region of the cap 12 is closed, and the discharge of fluid through the through hole 120 of the cap 12 is suppressed.
- the pressing region 112a only needs to have a shape such that when the first region of the cap 12 is accommodated, at least a part of the through hole 120 of the first region of the cap 12 is closed. You may have the opening which has a fixed opening cross-sectional area toward the open area
- the pressing area 112a of the present embodiment has a tapered opening so that the opening cross-sectional area decreases from the outside of the reservoir 11 toward the opening area 112b so that the cap 12 can be easily fitted.
- the pressing region 112a of the present embodiment has an opening that does not block the through hole 120 of the second region when the second region of the cap 12 is accommodated.
- the open area 112b in the opening 112 is an area for accommodating the first area of the cap 12 when the cartridge 100 is opened, and the center of the cap 12 when the first area of the cap 12 is accommodated.
- the pressing force toward the shaft is a region smaller than the above-described pressing region 112a.
- the pressure toward the central axis of the cap 12 is reduced by making the open area 112b an area having an opening cross-sectional area wider than the pressing area 112a.
- the open region 112b of the present embodiment has an opening having a similar shape (columnar shape) to the outer shape of the first region of the cap 12.
- the first region of the cap 12 When the first region of the cap 12 is accommodated in such a cylindrical open region 112b, the first region of the cap 12 returns to the original cylindrical shape due to its flexibility. As a result, the through hole 120 is opened, and the fluid can pass through the through hole 120 of the cap 12.
- the open region 112b of the present embodiment has a columnar opening having a diameter smaller than the diameter of the columnar first region of the cap 12.
- the reservoir 11 having the accommodating portion 111 and the opening 112 described above can be made of a resin that is not eroded by the fluid accommodated in the accommodating portion 111.
- the material constituting the reservoir 11 include polyesters such as polyethylene terephthalate; polycarbonates; acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polyvinyl chlorides; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin resins; polyethers; polystyrenes; Resin; and resin materials such as various elastomers.
- the reservoir 11 can be formed by, for example, injection molding.
- FIG. 4A shows a perspective view of the upper surface side of the cap 12 of the present embodiment
- FIG. 4B shows a perspective view of the bottom surface side
- 4C is a front view of the cap 12
- FIG. 4D is a plan view
- 4E is a sectional view taken along line AA of the cap 12 shown in FIG. 4D
- FIG. 4F is a sectional view taken along line BB of the cap 12 shown in FIG. 4D.
- the cap 12 of the present embodiment is a substantially columnar member and has a through hole 120 substantially parallel to the central axis CA. Further, when the cap 12 is accommodated in the pressing region 112a of the opening 112 of the reservoir 11 described above, the cylindrical first member is pressed by the outer wall of the opening 112 (pressing region 112a) to close the through hole 120. It has the area
- the diameter of the first region 121 having a cylindrical shape is appropriately set according to the opening width and the opening cross-sectional area of the opening 112 (the pressing region 112a and the opening region 112b) of the reservoir 11 described above.
- the shape of the through hole 120 in the first region 121 in the direction perpendicular to the central axis CA is such that the first region 121 is closed without gap when the first region 121 is accommodated in the pressing region 112a of the reservoir 11 described above. It does not restrict
- the “slit shape” is a gap that is long in one direction in the cross section perpendicular to the central axis CA of the cap 12 and is linear when pressed from both sides along the short axis direction. Close gap.
- the shape perpendicular to the central axis CA of the through-hole 120 is a diamond shape in which one diagonal line is sufficiently longer than the other diagonal line.
- the opening width and the opening shape in the direction perpendicular to the central axis CA of the through hole 120 in the first region 121 are appropriately selected depending on the type of fluid and the flow rate of the desired fluid.
- the height of the first region 121 is not particularly limited, and is appropriately selected according to the shape of the opening 112 (the pressing region 112a and the opening region 112b) of the reservoir 11 described above.
- the height of the end of the cap 12 does not protrude into the accommodating portion 111. This is preferable from the viewpoint of allowing the fluid contained in 111 to be discharged without remaining. That is, it is preferable that the height of the first area 121 is set to be equal to or less than the height of the open area 112b.
- the diameter of the cylindrical second region 122 is appropriately set according to the opening width and the opening cross-sectional area of the pressing region 112a of the reservoir 11 described above.
- the opening width and the opening shape in the direction perpendicular to the central axis CA of the through hole 120 in the second region 122 are appropriately selected depending on the type of fluid and the flow rate of the desired fluid, and the shape of the through hole 120 in the first region 121 May be the same or different.
- the cross-sectional shape of the through hole 120 in the second region 122 in the direction perpendicular to the central axis CA is circular.
- the height of the second region 122 is appropriately selected.
- a part of the second region 122 is an opening portion of the reservoir 11.
- the height protrudes from 112.
- the cartridge 100 of the present embodiment is used by inserting the end portion of the cap 12 on the second region side (opposite side of the storage portion 111 of the reservoir 11) into various chips or devices. The Therefore, the height is not particularly limited as long as the end portion can be inserted into various chips or devices.
- the cap 12 only needs to be made of a flexible material, and can be made of a known elastomer.
- the elastomer resin includes a thermoplastic resin and a thermosetting resin, and the cap 12 may be composed of either one.
- thermosetting elastomer resins that can be used for the cap 12 include polyurethane resins, polysilicon resins, and the like.
- thermoplastic elastomer resins include styrene resins, olefin resins, polyester resins, and the like. Is included.
- Specific examples of the olefin resin include polypropylene resin.
- region 122 of the cap 12 may be comprised from the same material, and may be comprised from a different material. However, from the viewpoint of ease of manufacture and the like, it is preferable that they are made of the same material.
- the cap 12 can be formed by, for example, injection molding.
- the lid portion 13 in the cartridge 100 may be a member that can suppress the fluid from leaking from the top surface side of the housing portion 111 when the fluid is housed in the housing portion 111 of the reservoir 11 described above.
- the lid portion 13 may have a structure that can be attached to and detached from the reservoir 11, or may be a film or the like bonded to the reservoir 11.
- the lid portion 13 can be bonded to the reservoir 11 with, for example, an adhesive (hot melt type adhesive, pressure sensitive adhesive, etc.).
- the lid portion 13 may be a film made of a material that is not eroded by the fluid described above, and its thickness and the like are appropriately selected.
- the material constituting the lid portion 13 include polyester such as polyethylene terephthalate; polycarbonate; acrylic resin such as polymethyl methacrylate; polyvinyl chloride; polyolefin such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin resin; polyether; Silicone resin; and resin materials such as various elastomers, and metals such as aluminum are included.
- the lid portion 13 may have a partial opening, and the cap made of the elastomer described above may be disposed in the opening.
- the shape of the opening of the lid 13 can be the same as the shape of the opening of the reservoir 11 described above, for example.
- the opening provided in the lid portion 13 that can be opened and closed by a cap can be used as an air hole, an introduction portion used for filling a reagent into the reservoir, or the like.
- FIG. 5 is an exploded perspective view of a fluid handling system 200 according to a first embodiment including the cartridge 100 described above.
- the fluid handling system 200 according to the present embodiment includes a flow channel chip 21 and a detachable spacer 22 disposed between the cartridge 100 and the flow channel chip 21.
- the fluid handling system 200 includes an end on the flow channel chip 21 side of the cap 12 of the cartridge 100 described above (the end opposite to the side facing the accommodating portion of the cap 12 (hereinafter referred to as “second region side end”). Is also used in a state of being inserted into the channel chip 21.
- the flow channel chip 21 and the spacer in the fluid handling system 200 will be described, and then a fluid handling method using the fluid handling system 200 will be described.
- the channel chip 21 of the present embodiment has a main body 21a and a film (not shown) bonded to one surface of the main body so as to cover a groove or a through-hole provided in the main body 21a. It consists of.
- FIG. 6 shows a bottom view of the main body 21a of the flow channel chip 21.
- the main body 21 a has a first introduction port 211 a and a second introduction port 211 b for introducing fluid into the flow channel chip 21, and a discharge port 212 for discharging fluid from the flow channel chip 21.
- the first introduction port 211a, the second introduction port 212b, and the discharge port 212 are through holes arranged in the main body 21a, respectively.
- the main body 21a is a bottomed recess formed on a surface (hereinafter also referred to as “back surface”) to be bonded to a film (not shown) of the main body 21a, and is formed in the first introduction port 211a.
- a first groove 213a having one end connected thereto, a bottomed recess formed on the back side of the main body 21a, a second groove 213b having one end connected to the second introduction port 211b, and the main body 21a.
- a region surrounded by the film and the first groove 213a is a first flow channel
- a region surrounded by the film and the second groove 213b is a second flow channel
- the film and the third A region surrounded by the groove 213c is a third fluid flow path.
- a first fluid (a sample in the present embodiment) is introduced from the first introduction port 211a
- a second fluid (a reagent in the present embodiment) is introduced from the second introduction port 211b. To do. Then, these fluids are caused to flow into the third flow path through the first flow path and the second flow path, and are reacted in the third flow path. Thereafter, the reactant can be moved from the discharge port 212 toward the cartridge 100 via the cap 12.
- the material constituting the main body 21a examples include polyesters such as polyethylene terephthalate; polycarbonates; acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polyvinyl chlorides; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin resins; Polystyrene, silicone resin, and resin materials such as various elastomers.
- the main-body part 21a which has said each structure can be shape
- the main body 21a may be light transmissive or non-light transmissive.
- the material is selected so that the main body portion 21a has light transmittance.
- the film (not shown) can be a flat film covering the main body 21a.
- the film may be a film made of a material that is not eroded by the fluid introduced into the flow channel chip 21, and the thickness and the like are appropriately selected.
- materials constituting the film include polyesters such as polyethylene terephthalate; polycarbonates; acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polyvinyl chlorides; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin resins; polyethers; polystyrenes; As well as resin materials such as various elastomers.
- the material of the film is selected so that the film has optical transparency.
- the film may not have light transmittance.
- the bonding between the main body 21a and the film can be performed by a known method such as heat fusion or bonding with an adhesive.
- the spacer 22 in the fluid handling system has a sufficient space between the cartridge 100 and the flow channel chip 21, and the first region 121 of the cap 12 of the cartridge 100 is located in the pressing region 112 a of the opening 112 of the reservoir 11. It is a member for maintaining the state accommodated in.
- the spacer 22 only needs to be detachably disposed on the fluid handling system 200.
- the spacer 22 is a comb-shaped member that can be inserted between the cartridge 100 and the flow path chip 21 from one direction.
- the shape of the spacer 22 is not limited to the shape.
- the spacers 22 are disposed in almost the entire region where the cartridge 100 and the flow channel chip 21 face each other, but only a part of the region where the cartridge 100 and the flow channel chip 21 face each other is a spacer. 22 may be arranged.
- the thickness of the spacer 22 is such that the first region of the cap 12 accommodated in the pressing region 112a of the opening 112 of the reservoir 11 is caused by the weight of the reservoir 11 or the impact from the outside, etc.
- the thickness may be appropriately selected according to the height of the second region of the cap 12 or the like.
- the end of the cap 12 on the flow channel chip 21 side is connected to the introduction port or the discharge port of the flow channel chip 21 (the first introduction port 211a, the second introduction port 211b, and the discharge port).
- the exit 212) may come off. Therefore, it is preferable to set the thickness appropriately according to the height of the cap 12 or the like.
- the material constituting the spacer 22 can sufficiently maintain the gap between the cartridge 100 and the flow path chip 21, and the cartridge 100 or the flow path chip 21 may be damaged when the spacer 22 is pulled out. If there is nothing, it will not be restrict
- the material of the spacer 22 include polyesters such as polyethylene terephthalate; polycarbonates; acrylic resins such as polymethyl methacrylate; polyvinyl chlorides; polyolefins such as polyethylene, polypropylene, and cycloolefin resins; polyethers; Is included.
- the spacer 22 can be formed by, for example, injection molding.
- the fluid handling system 200 supports the reservoir 11 so that the reservoir 11 is not detached from the channel chip 21 and the position with respect to the channel chip 21 is not shifted after the spacer 22 is removed from the fluid handling system 200. You may have a support part for doing.
- FIGS. 7A and 7B A fluid handling method using the fluid handling system 200 will be described below.
- the fluid handling system of the present embodiment is prepared in a state where the cartridge 100, the flow channel chip 21, and the spacer 22 are combined.
- 7A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5
- FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
- the first region 121 of the cap 12 is moved from two directions (directions indicated by arrows in FIG. 4A) toward the central axis CA and along the short axis direction of the rhombus.
- the pressed state is accommodated in the pressing region 112a of the reservoir 11.
- the end of the cap 12 on the flow channel chip 21 side (second region 122 side) is inserted into the introduction port and the discharge port of the flow channel chip 21.
- a spacer 22 is arranged between the reservoir 11 and the flow path chip 21 so that the cap 12 is not pushed into the accommodating portion 111 side of the reservoir 11 due to its own weight.
- the storage unit 111 of the reservoir 11 of the cartridge 100 that has been closed is filled with a desired fluid, and the storage unit 111 is sealed with the lid 13.
- the above-described flow path chip 21 one of the three accommodating portions 111 is filled with a sample, one is filled with a reagent, and the remaining one is used for fluid recovery, that is, an empty state. To do.
- all the accommodating portions may be filled with fluid.
- Various fluids (reagents and samples) may be stored in the reservoir 11 in advance.
- the type of fluid stored in the cartridge 100 (the storage portion 111 of the reservoir 11) is not particularly limited as long as it can pass through the through hole 120 of the cap 12.
- the fluid may include a single component or may include a plurality of components.
- the fluid is not limited to a liquid, for example, a solid component dispersed in a solvent. Also good.
- distributed in the solvent may be sufficient.
- FIGS. 8A and 8B are cross-sectional views taken along the line AA in FIG. 5, and FIGS. 8B and 9B are cross-sectional views taken along the line BB in FIG. Moreover, in these, the same number is attached
- the self-weight of the reservoir 11 may be used as a method of pushing the first region 121 of the cap 12 toward the open region 112b.
- the user may press the reservoir 11 downward in the direction of gravity.
- the flow channel chip 21 and the reservoir 11 may be sandwiched by various instruments, and the first region 121 of the cap 12 may be pushed into the open region 112b side of the opening 112.
- the through holes 120 in the first region 121 and the second region 122 of the cap 12 are opened, and the fluid can pass through the through holes 120 of the cap 12.
- FIG. 10 is an exploded perspective view of a fluid handling system 300 according to a second embodiment including the cartridge 100 described above.
- symbol is attached
- the fluid handling system 300 includes a channel chip 21 and an auxiliary member 324 in addition to the cartridge 100 described above.
- the cap 12 and the auxiliary member 324 of the cartridge 100 are integrated, but these are removable and are usually formed separately.
- the fluid handling system 300 may further include a spacer (not shown) similar to the spacer 22 of the first embodiment, but the auxiliary member 324 may perform the same function as the spacer. .
- the auxiliary member 324 will be described in detail.
- the auxiliary member 324 of the present embodiment is a member for supporting the second region 122 of the cap 12 described above.
- a perspective view of the auxiliary member 324 is shown in FIG. 11A, and a perspective view when the auxiliary member 324 is observed from another angle is shown in FIG. 11B.
- a plan view of the auxiliary member 324 is shown in FIG. 11C, and a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 11C is shown in FIG. 11D.
- 12A shows a perspective view before the cap 12 is fitted into the auxiliary member 324
- FIG. 12B shows a perspective view after the cap 12 is fitted into the auxiliary member 324.
- FIG. 12C shows a plan view after the cap 12 is fitted into the auxiliary member 324
- FIG. 12D shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 12C.
- the auxiliary member 324 of the present embodiment has a substantially cylindrical outer shape.
- the diameter of the auxiliary member 324 is not particularly limited as long as it does not interfere with other members.
- the auxiliary member 324 has a through hole 324c substantially parallel to a central axis (not shown), and the second region 122 of the cap 12 is fitted into the through hole 324c, as shown in FIG. 12D.
- the diameter of the through hole 324 c is substantially the same as the outer diameter of the second region 122 of the cap 12.
- the auxiliary member 324 has two support portions 324a facing each other at the outer edge portion of the through hole 324c, as shown in FIG. 11C and the like.
- the support portion 324a is a structure for supporting the side surface of the second region 122 of the cap 12 from both sides.
- the support portion 324a has a columnar structure that surrounds the outer peripheral surface of the second region 122 of the cylindrical cap 12 by approximately 1 ⁇ 4 circumference.
- the planar view shape of each support part 324a is a crescent moon shape.
- the shape of the second region 122 of the cap 12 and the two support portions 324a combined is the opening shape of the pressing region 112a of the opening 112 of the reservoir 11 (elliptical column shape). ). Therefore, when the second region 122 of the cap 12 is moved into the pressing region 112a of the opening 112 of the reservoir 11, the support portion 324a can also be moved into the pressing region 112a. In other words, the cap 12 can be moved while the second region 122 is supported by the support portion 324a, and deformation of the second region 122 accompanying the movement can be suppressed.
- the shape of the support portion 324a of the auxiliary member 324 is appropriately selected according to the opening shape of the pressing region 112a of the opening portion 112 of the reservoir 11, and is not limited to the above shape.
- the thickness from the distal end side to the proximal end side of the support portion 324a is constant. However, the thickness may be changed according to the opening shape of the pressing region 112a of the reservoir 11.
- the height of the support portion 324a is appropriately selected according to the height of the second region 122 of the cap 12.
- the sum of the height of the auxiliary member 324 (the height of the support portion 324a and the depth of the through hole 324c) and the depth of the inlet (or outlet) of the flow channel chip 21 is the cap 12.
- the height of the second region 122 is set to be approximately the same.
- the auxiliary member 324 of the present embodiment has an annular recess 324b around the support portion 324a.
- a part of the outer wall of the opening 112 of the reservoir 11 protrudes in an annular shape from the bottom surface side of the reservoir 11 toward the flow channel chip 21 side. Since the auxiliary member 324 has the annular recess 324b, a part of the outer wall of the opening 112 of the reservoir 11 can be fitted into the recess 324b as necessary.
- misalignment or the like is unlikely to occur, and as a result, blocking of the through hole 120 of the cap 12 is suppressed.
- the width and depth of the recess 324 b are appropriately selected according to the shape of the opening 112 of the reservoir 11.
- the outer wall (wall surface and wall) of the opening 112 of the reservoir 11 is stored.
- the width and depth of the recess 324b are set so that the bottom surface is in contact with the wall surface and the bottom surface of the recess 324b.
- FIG. 14A shows a plan view of the fluid handling system 300 (for convenience, the state in which the lid 13 is removed), and FIG. 14B shows a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 14A.
- the end of the cap 12 on the flow channel chip 21 side is inserted into the introduction port or the discharge port of the flow channel chip 21.
- a spacer (not shown) is provided between the reservoir 11 and the flow channel chip 21 as necessary so that the cap 12 is not pushed into the accommodating portion 111 side of the reservoir 11 due to its own weight. You may arrange. Then, the storage unit 111 of the reservoir 11 of the cartridge 100 in the closed state is filled with a desired fluid as in the first embodiment, and the storage unit 111 is sealed by the lid unit 13.
- the cap 12 and the auxiliary member 324 are pushed into the reservoir 11 side as shown in FIGS. 15A and 15B. More specifically, the cap 12 is pushed so that the first region 121 of the cap 12 is accommodated in the open region 112 b of the opening 112 of the reservoir 11. At this time, the auxiliary member 324 is also moved together with the cap 12, and the second region 122 of the cap 12 and the support portion 324 a of the auxiliary member 324 are accommodated in the pressing region 112 a of the opening 112 of the reservoir 11.
- FIG. 15B is a cross-sectional view taken along line AA of the perspective view of FIG. 15A.
- the self-weight of the reservoir 11 may be used, or the user may push the reservoir 11 downward in the gravity direction.
- the flow channel chip 21 and the reservoir 11 may be sandwiched by various instruments, and the cap 12 and the auxiliary member 324 may be pushed into the reservoir 11 side.
- the through holes 120 in the first region 121 and the second region 122 of the cap 12 are opened, and the fluid can pass through the through holes 120 of the cap 12.
- FIG. 16 is an exploded perspective view of a fluid handling system 400 according to a third embodiment including the cartridge 100 described above.
- symbol is attached
- the fluid handling system 400 includes a channel chip 421 in addition to the cartridge 100 described above.
- the fluid handling system 400 may further include a spacer (not shown) similar to the spacer 22 of the first embodiment, and may not include the spacer.
- the flow path chip 421 of this embodiment includes a main body 421a and a film (not shown) bonded to one surface of the main body 421a so as to cover a groove provided in the main body 421a. Is done.
- a bottom view of the main body 421a of the flow channel chip 421 is shown in FIG.
- the main body 421a includes a first introduction port 411a and a second introduction port 411b for introducing a fluid into the flow channel chip 421, and a flow channel chip 421, similarly to the flow channel chip 21 of the first embodiment.
- a discharge port 412 for discharging the fluid from the outlet.
- the first introduction port 411a, the second introduction port 411b, and the discharge port 412 are through holes arranged in the main body 421a, respectively.
- the main body 421a is a bottomed recess formed on a surface (hereinafter also referred to as “back surface”) to be bonded to a film (not shown) of the main body 421a.
- the main body 421a is connected to the first introduction port 411a.
- a first groove portion 413a having one end connected thereto, a bottomed recess formed on the back surface side of the main body portion 421a, a second groove portion 413b having one end connected to the second introduction port 411b, and a main body portion 421a
- the region surrounded by the film and the first groove 413a is the first flow channel
- the region surrounded by the film and the second groove 413b is the second flow channel
- a region surrounded by the three groove portions 413c is a third fluid flow path.
- the usage method of the flow channel chip 421 is the same as the usage method of the flow channel chip 21 of the first embodiment.
- FIG. 18A shows a perspective view of a surface of the main body 421a opposite to the surface on which the first groove 413a and the like are arranged
- FIG. 18B shows a plan view thereof
- FIG. 18C shows a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 18B.
- the channel chip 421 of the present embodiment has two support portions 424a facing each other at the outer edge portions of the first introduction port 411a, the second introduction port 411b, and the discharge port 412.
- the support portion 424a has a structure for supporting the side surface of the second region 122 of the cap 12 from both sides.
- the support portion 424a has a columnar structure that surrounds the outer peripheral surface of the second region 122 of the cylindrical cap 12 approximately 1 ⁇ 4 circumference.
- the planar view shape of each support part 424a is a crescent moon shape.
- the shape of the second region 122 of the cap 12 and the two support portions 424a is the opening shape of the pressing region 112a of the opening 112 of the reservoir 11 (elliptical column shape).
- the support portion 424a can also be moved into the pressing region 112a.
- the cap 12 can be moved while the second region 122 is supported by the support portion 424a, and deformation of the second region 122 accompanying the movement can be suppressed.
- the shape of the support portion 424a is appropriately selected according to the opening shape of the pressing region 112a of the opening portion 112 of the reservoir 11, and is not limited to the above shape. Further, in the present embodiment, the thickness from the distal end side to the proximal end side of the support portion 424a is constant, but the thickness may be changed according to the opening shape of the pressing region 112a of the reservoir 11.
- the height of the support portion 424a is appropriately selected according to the height of the second region 122 of the cap 12.
- the sum of the depths of the inlet and outlet (first inlet 411a, second inlet 411b, and outlet 412) and the height of the support portion 424a is the second region 122 of the cap 12. It is set to be approximately the same as the height of.
- the flow path chip 421 of the present embodiment has an annular recess 424b around the support portion 424a.
- a part of the outer wall of the opening 112 of the reservoir 11 projects in an annular shape from the bottom surface side of the reservoir 11 toward the flow channel chip 421 side. Since the channel chip 421 has the annular recess 424b, a part of the outer wall of the opening 112 of the reservoir 11 can be fitted into the recess 424b as necessary.
- the width and depth of the recess 424 b are appropriately selected according to the shape of the opening 112 of the reservoir 11.
- the outer wall (wall surface) of the opening 112 of the reservoir 11 is stored.
- the width and depth of the recess 424b are set such that the bottom surface and the bottom surface are in contact with the wall surface and the bottom surface of the recess 424b.
- the cartridge 100 and the flow path chip 421 are installed in combination. Specifically, in a state where the first region 121 of the cap 12 is pressed from two directions (directions indicated by arrows in FIG. 4A) toward the central axis CA and along the short axis direction of the rhombus. The pressure is stored in the pressing area 112 a of the reservoir 11.
- the side surface of the second region 122 of the cap 12 is sandwiched between the support portions 424a of the flow channel chip 421, and the end of the cap 421 on the second region 122 side is connected to the first introduction port 411a and the second introduction of the flow channel chip 421. Insert into the opening 411b and the outlet 412.
- a spacer (not shown) is provided between the reservoir 11 and the flow path chip 421 as necessary so that the cap 12 is not pushed into the accommodating portion 111 side of the reservoir 11 due to its own weight. You may arrange. Then, the storage unit 111 of the reservoir 11 of the cartridge 100 in the closed state is filled with a desired fluid as in the first embodiment, and the storage unit 111 is sealed by the lid unit 13.
- the cap 12 and the flow channel chip 421 are pushed into the reservoir 11 side. More specifically, the cap is pushed in such that the first region 121 of the cap 12 is accommodated in the open region 112 b of the opening 112. At this time, the flow channel chip 421 is also moved together with the cap 12, and the second region 122 of the cap 12 and the support portion 424 a of the flow channel chip 421 are accommodated in the pressing region 112 a of the opening 112 of the reservoir 11. At the same time, a part of the outer wall of the opening 112 of the reservoir 11 is accommodated in the recess 424 b of the flow channel chip 421.
- the self-weight of the reservoir 11 may be used, or the user may push the reservoir 11 downward in the gravity direction. Further, the flow channel chip 421 and the reservoir 11 may be sandwiched by various instruments. By this operation, the through holes 120 in the first region 121 and the second region 122 of the cap 12 are opened, and the fluid can pass through the through holes 120 of the cap 12.
- the internal pressure in the reservoir accommodating portion increases. Therefore, the fluid stored in the storage portion is easily discharged by the increased internal pressure.
- the cap can be moved to the reservoir side while the second region of the cap is protected by the support portion. Therefore, when the cap is moved, the cap can be prevented from being bent or bent, and the fluid can be reliably moved to the channel chip side. Further, in these fluid handling systems, when the cap is moved, the concave portion of the auxiliary member or the channel chip and the part of the outer wall of the opening of the reservoir are fitted, so that misalignment or the like hardly occurs between them. . Therefore, it is possible to move the fluid to the channel chip side more reliably.
- the auxiliary member be used in place of the spacer, but also there is an advantage that it is not necessary to remove the spacer.
- any of the fluid handling systems it is possible to collect fluid in a reservoir, and to efficiently perform inspection and analysis of various fluids.
- the open area in the opening of the reservoir is disposed closer to the reservoir housing than the pressing area of the opening.
- the pressing area may be arranged closer to the reservoir accommodating section than the open area.
- the cartridge can be changed from the closed state to the open state by pulling the cap from the storage portion side to the outside and moving the first storage portion stored in the pressing region into the open region. .
- the cartridge has the accommodating portion separately from the opening having the pressing region and the opening region, but the accommodating portion may also serve as the opening region.
- the cartridge when the cartridge is closed, the first area of the cap is accommodated in the pressing area.
- the cartridge when the cartridge is opened, the first region of the cap is pushed into the accommodating portion. Thereby, the pressing to the first region by the pressing region is released, and the fluid can pass through the through hole of the cap.
- the opening shape of the pressing area of the reservoir is an ellipse, but it may be a shape other than an ellipse.
- the shape of the reservoir may be any shape such as a columnar shape or a bag shape.
- the position of the opening is not limited to the bottom of the reservoir, and may be disposed on the side surface of the bottom of the reservoir, for example.
- the shape of the cap is not limited to the shape, and for example, from the first region to the second region. , May have a cylindrical structure having a uniform cross-sectional area (in this case, the opening diameter of the through hole in the first region is smaller than the opening diameter of the through hole in the second region), You may have a conical structure where a cross-sectional area changes continuously.
- the cap may have, for example, a shape in which two prisms having different widths are connected.
- the cartridge described above may be provided with a stopper or the like for preventing the first region of the cap from moving further from the open region of the opening of the reservoir to the accommodating portion side after the cartridge is opened. You may have in a reservoir.
- the chip combined with the cartridge is not particularly limited, and may be a micro flow path chip, for example. It can also be used when supplying fluid to various devices other than the above, various chips, and the like.
- the cartridge and the fluid handling system of the present invention are applicable to, for example, inspection and analysis of various fluids.
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Abstract
カートリッジは、収容部および開口部を含むリザーバと、リザーバの開口部に嵌め込まれたキャップと、を含む。リザーバの開口部は、キャップの一部をその中心軸に向かって押圧するための押圧領域と、押圧領域よりもキャップの中心軸に向かう押圧力が小さい開放領域とを有し、キャップは、リザーバの押圧領域内に位置するときに押圧される第1領域を有する。第1領域が押圧領域内に位置し、第1領域の貫通孔が塞がったとき、収容部内の流体が貫通孔を介して外部に排出されない閉状態となり、閉状態より、第1領域が開放領域内に移動し、第1領域の貫通孔が開いたとき、収容部から貫通孔を介して外部に流体を排出可能な開状態となる。
Description
本発明は、カートリッジ、およびこれを含む流体取扱システムに関する。
従来、各種流体を検査、分析する際には、流体(サンプル)を貯留するための容器からピペット等により必要な量だけサンプルを分取し、分析のためのチップや装置に注入することが一般的であった。従来、ピペットによるサンプルの分取や、サンプルのチップへの注入を自動で行うことが可能な装置が提案されている(例えば、特許文献1および特許文献2)。
しかしながら、特許文献1や特許文献2に記載された分析装置では、サンプルをピペット内に吸引させるための手段や、ピペットを移動させるための手段等が必要であった。また、チップに複数のサンプルや試薬を注入するためには、複数のピペットが必要であり、さらには複数のピペットを制御する必要もあった。そのため、装置が大がかりになりやすく、コストも増大しやすいとの課題があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、大がかりな装置を用いることなく、流体を所望のチップ等に注入することが可能なカートリッジ、およびこれを含む流体取扱システムの提供を、その目的とする。
本発明は、以下のカートリッジを提供する。
流体を収容するための収容部、ならびに前記収容部の一部に配置された、前記収容部および外部を連通する開口部、を含むリザーバと、前記リザーバの前記開口部に嵌め込まれた、柱状であり、かつその中心軸に略平行な貫通孔を有する、可撓性を有するエラストマーからなるキャップと、を含むカートリッジであって、前記リザーバの前記開口部が、前記キャップの一部をその中心軸に向かって押圧するための押圧領域と、前記押圧領域よりも前記キャップの中心軸に向かう押圧力が小さい開放領域とを有し、前記キャップは、前記リザーバの前記押圧領域内に位置するときにその中心軸に向かって押圧される第1領域を有し、前記第1領域が前記押圧領域内に位置し、前記開口部の外壁が、前記第1領域をその中心軸に向かって押圧し、前記第1領域の前記貫通孔が塞がったとき、前記収容部内の流体が前記貫通孔を介して外部に排出されない閉状態となり、前記第1領域が前記開放領域内に移動し、前記第1領域の前記貫通孔が開いたとき、前記収容部から前記貫通孔を介して外部に流体を排出可能な開状態となる、カートリッジ。
流体を収容するための収容部、ならびに前記収容部の一部に配置された、前記収容部および外部を連通する開口部、を含むリザーバと、前記リザーバの前記開口部に嵌め込まれた、柱状であり、かつその中心軸に略平行な貫通孔を有する、可撓性を有するエラストマーからなるキャップと、を含むカートリッジであって、前記リザーバの前記開口部が、前記キャップの一部をその中心軸に向かって押圧するための押圧領域と、前記押圧領域よりも前記キャップの中心軸に向かう押圧力が小さい開放領域とを有し、前記キャップは、前記リザーバの前記押圧領域内に位置するときにその中心軸に向かって押圧される第1領域を有し、前記第1領域が前記押圧領域内に位置し、前記開口部の外壁が、前記第1領域をその中心軸に向かって押圧し、前記第1領域の前記貫通孔が塞がったとき、前記収容部内の流体が前記貫通孔を介して外部に排出されない閉状態となり、前記第1領域が前記開放領域内に移動し、前記第1領域の前記貫通孔が開いたとき、前記収容部から前記貫通孔を介して外部に流体を排出可能な開状態となる、カートリッジ。
本発明は、以下の流体取扱システムも提供する。
前記カートリッジと、前記キャップの前記収容部に面する側とは反対側の端部が挿入される導入口を有する流路チップと、を有し、前記カートリッジの前記キャップの前記第1領域を、前記リザーバの前記押圧領域側から前記開放領域内に移動させたとき、前記収容部から前記キャップの前記貫通孔を介して、流体が前記流路チップ側に排出される、流体取扱システム。
前記カートリッジと、前記キャップの前記収容部に面する側とは反対側の端部が挿入される導入口を有する流路チップと、を有し、前記カートリッジの前記キャップの前記第1領域を、前記リザーバの前記押圧領域側から前記開放領域内に移動させたとき、前記収容部から前記キャップの前記貫通孔を介して、流体が前記流路チップ側に排出される、流体取扱システム。
本発明によれば、ピペットを駆動する手段やチップを搬送する手段を設けることなく、簡便な方法で、流路チップ等に流体を注入することが可能なカートリッジとすることができる。
1.カートリッジ
以下、本発明の一実施の形態に係るカートリッジについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面に示されている寸法または寸法の比率は、説明をわかりやすくするため、実際の寸法または寸法の比率とは異なる場合がある。
以下、本発明の一実施の形態に係るカートリッジについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面に示されている寸法または寸法の比率は、説明をわかりやすくするため、実際の寸法または寸法の比率とは異なる場合がある。
本発明の一実施の形態に係るカートリッジ100は、図1の分解斜視図に示すように、流体を収容するためのリザーバ11と、当該リザーバ11の底部に配置された開口部(図示せず)に嵌め込まれたキャップ12と、リザーバ11を覆う蓋部13と、を有する。ただし、当該カートリッジ100は、キャップ12や蓋部13が、リザーバ11から取り外された状態で流通されてもよい。
本実施の形態のカートリッジ100では、リザーバ11内に流体を収容しておくとき(以下、この状態をカートリッジ100の「閉状態」とも称する)、キャップ12がリザーバ11の開口部の栓として機能する。一方で、流体をリザーバ11の外部に取り出すとき(以下、この状態をカートリッジ100の「開状態」とも称する)には、キャップ12の貫通孔120が流路として機能する。以下、カートリッジ100を構成する各部材について詳しく説明する。
図2Aにリザーバ11の正面図を示し、図2Bに平面図、図2Cに底面図、図2Dに側面図を示す。また、図3Aに、図2Cに示すリザーバ11のA-A線における断面図を示し、図3Bに、図2Cに示すリザーバ11のB-B線における断面図を示し、図3Cに図2Cにおいて破線で囲んだ部分の部分拡大図を示し、図3Dに、図2Bにおいて破線で囲んだ部分の部分拡大図を示す。
本実施の形態のリザーバ11は、3つの収容部111と、各収容部111の底部にそれぞれ配置された、3つの開口部112とを有する。リザーバ11の形状は、収容部111内に流体を所望の量、収容可能な形状であれば特に制限されず、例えば、略直方体状、円柱状等であってもよい。なお、リザーバ11に配置される収容部111の数や開口部112の数は、特に制限されず、カートリッジ100の用途に応じて適宜選択される。例えば1つの収容部111に複数の開口部112が配置されていてもよい。また、本実施の形態では、3つの収容部111の形状、および3つの開口部112の形状をそれぞれ同一としているが、これらは互いに異なっていてもよい。
本実施の形態において、リザーバ11の収容部111は略直方体状の有底の凹部である。ただし、収容部111の形状は、流体を所望の量、収容可能な形状であれば特に制限されず、例えば角錐台状や円柱状、円錐台状の凹部等であってもよい。また、本実施の形態では、収容部111の底面が、収容される流体の表面に略平行となるように設定しているが、底面の一部または全部が、開口部112側に向かって重力方向下向きに傾斜していてよい。
一方、開口部112は、後述のキャップ12を嵌め込むための孔であり、収容部111内部とリザーバ11の外部とを連通させる孔である。本実施の形態では、リザーバ11の底面から、開口部112の外壁の一部が突出するように、開口部112が配置されている。
ここで、本実施の形態の開口部112は、図3A~図3Dに示すように、略楕円柱状の開口を有する押圧領域112aと、略円柱状の開口を有する開放領域112bとが連なった形状を有している。
押圧領域112aは、カートリッジ100を閉状態とするときに、キャップ12の第1領域を収容するための領域であり、キャップ12の一部をその中心軸に向かって押圧するための領域である。本実施の形態では、キャップ12の第1領域の形状は円柱状であり、押圧領域112aの開口形状は略楕円柱状である。そのため、当該押圧領域112a内に円柱状のキャップ12の第1領域を収容すると、押圧領域112aの外壁によってキャップ12の第1領域が、その中心軸に向かって押圧される。その結果、キャップ12の第1領域の貫通孔120が塞がれて、キャップ12の貫通孔120を介した流体の排出が抑制される。
なお、押圧領域112aは、キャップ12の第1領域を収容したとき、キャップ12の第1領域の少なくとも一部の貫通孔120が塞がるような形状を有していればよく、例えばリザーバ11の外部側から開放領域112b側に向かって一定の開口断面積を有する開口を有していてもよい。ただし、本実施の形態の押圧領域112aは、キャップ12を嵌め込みやすいように、リザーバ11の外部から開放領域112b側に向かって開口断面積が小さくなるようなテーパー状の開口を有している。
一方で、カートリッジ100を開状態とするときには、押圧領域112aにキャップ12の第2領域が収容される。そこで、本実施の形態の押圧領域112aは、キャップ12の第2領域を収容したとき、当該第2領域の貫通孔120を塞がないような開口を有している。
また、開口部112における開放領域112bは、カートリッジ100を開状態とするとき、キャップ12の第1領域を収容するための領域であり、キャップ12の第1領域を収容したときのキャップ12の中心軸に向かう押圧力が、上述の押圧領域112aより小さい領域である。本実施の形態では、開放領域112bを押圧領域112aより広い開口断面積を有する領域とすることで、キャップ12の中心軸に向かう圧力を小さくしている。また、本実施の形態の開放領域112bは、キャップ12の第1領域の外形と相似形状(円柱状)の開口を有している。キャップ12の第1領域が、このような円柱状の開放領域112b内に収容されると、キャップ12の第1領域が、その可撓性により本来の円柱状に戻る。その結果、貫通孔120が開き、キャップ12の貫通孔120内を流体が通ることが可能となる。
ただし、開放領域112bとキャップ12の第1領域との間に隙間が生じると、当該隙間を通じて、流体が収容部111の外部に排出されることがある。そこで、本実施の形態の開放領域112bは、キャップ12の円柱状の第1領域の直径より小さい直径の円柱状の開口を有している。
ここで、上述の収容部111および開口部112を有するリザーバ11は、収容部111内に収容される流体によって浸食されない樹脂からなるものとすることができる。リザーバ11を構成する材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン;ポリエーテル;ポリスチレン;シリコーン樹脂;ならびに各種エラストマー等の樹脂材料等が含まれる。また、上記リザーバ11は、例えば射出成形等により成形することができる。
次に、図4Aに、本実施の形態のキャップ12の上面側の斜視図を示し、図4Bに底面側の斜視図を示す。また、図4Cに、当該キャップ12の正面図、図4Dに平面図を示す。なお、図4Eは、図4Dに示すキャップ12のA-A線における断面図であり、図4Fは、図4Dに示すキャップ12のB-B線における断面図である。
本実施の形態のキャップ12は、略柱状の部材であり、その中心軸CAに略平行な貫通孔120を有する。また、当該キャップ12は、上述のリザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に収容されたとき、開口部112(押圧領域112a)の外壁によって押圧されて貫通孔120が塞がる円柱状の第1領域121と、当該第1領域121より、キャップ12の中心軸に垂直方向の断面積が小さい円柱状の第2領域122と、を有する。また当該キャップ12において、当該第1領域121の底面および第2領域122の天面が連結されている。
ここで、円柱状である第1領域121の直径は、上述のリザーバ11の開口部112(押圧領域112aおよび開放領域112b)の開口幅や開口断面積に応じて適宜設定される。また、第1領域121における貫通孔120の、中心軸CAに垂直方向の形状は、第1領域121が上述のリザーバ11の押圧領域112a内に収容された際に、隙間なく塞がる形状であれば特に制限されず、例えば、スリット状とすることができる。なお、本明細書において「スリット状」とは、キャップ12の中心軸CAに垂直な断面において、一方向に長い隙間であって、短軸方向に沿って両側から押圧した際に、線状に閉じる隙間をいう。本実施の形態では、図4Aに示すように、当該貫通孔120の中心軸CAに垂直方向の形状を、一方の対角線が他方の対角線に対して十分に長いひし形形状としている。
ここで、第1領域121の貫通孔120の中心軸CAに垂直方向の開口幅や開口形状は、流体の種類や、所望の流体の流量によって適宜選択される。
また、第1領域121の高さは特に制限されず、上述のリザーバ11の開口部112(押圧領域112aおよび開放領域112b)の形状に合わせて適宜選択される。ただし、第1領域121がリザーバ11の開放領域112b内に収容された際に、キャップ12(第1領域121側)の端部が収容部111内に突出しない高さであることが、収容部111内に収容された流体を残存させることなく排出できる観点で好ましい。つまり、第1領域121の高さが、開放領域112bの高さ以下に設定されていることが好ましい。
一方、円柱状である第2領域122の直径は、上述のリザーバ11の押圧領域112aの開口幅や開口断面積に応じて適宜設定される。また、第2領域122の貫通孔120の中心軸CAに垂直方向の開口幅や開口形状は、流体の種類や、所望の流体の流量によって適宜選択され、第1領域121の貫通孔120の形状と同一であってもよく、異なっていてもよい。本実施の形態では、第2領域122の貫通孔120の、中心軸CAに垂直方向の断面形状を円形状としている。
また、第2領域122の高さは適宜選択され、例えば、第1領域121が上述のリザーバ11の開放領域112b内に収容されたとき、第2領域122の一部が、リザーバ11の開口部112から突出する高さとされる。後述するように、本実施の形態のカートリッジ100は、キャップ12の第2領域側(リザーバ11の収容部111とは反対側)に位置する端部を各種チップや装置等に挿入して使用される。そこで、当該端部を各種チップや装置等に挿入可能であれば、その高さは特に制限されない。
ここで、キャップ12は、可撓性を有する材料からなるものであればよく、公知のエラストマーからなるものとすることができる。エラストマー樹脂には、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とがあり、キャップ12は、いずれからなるものであってもよい。キャップ12に使用可能な熱硬化性エラストマー樹脂の例には、ポリウレタン系樹脂、ポリシリコーン系樹脂等が含まれ、熱可塑性エラストマー樹脂の例には、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂等が含まれる。オレフィン系樹脂の具体例としては、ポリプロピレン樹脂等が挙げられる。また、キャップ12の第1領域121および第2領域122は、同一の材料から構成されていてもよく、異なる材料から構成されていてもよい。ただし、製造しやすさ等の観点から、同一の材料からなることが好ましい。また、キャップ12は、例えば射出成形等により成形することができる。
また、カートリッジ100における蓋部13は、上述のリザーバ11の収容部111内に流体を収容した際、収容部111の天面側から流体が漏出することを抑制可能な部材であればよい。当該蓋部13は、リザーバ11に着脱可能な構造を有するものであってもよく、リザーバ11に貼り合わせられたフィルム等であってもよい。蓋部13は、例えば、接着剤(ホットメルト型接着剤、感圧型接着剤など)によってリザーバ11に接着されたものとすることができる。
当該蓋部13は、上述の流体によって浸食されない材料からなる膜であればよく、その厚み等は適宜選択される。蓋部13を構成する材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン;ポリエーテル;ポリスチレン;シリコーン樹脂;ならびに各種エラストマー等の樹脂材料や、アルミニウム等の金属が含まれる。
蓋部13は、一部開口部を有していてもよく、当該開口部に上記で説明したエラストマーからなるキャップが配置されてもよい。蓋部13の開口部の形状は、例えば上述のリザーバ11の開口部の形状と同様とすることができる。蓋部13に設けられた、キャップによって開閉可能な開口部は、空気穴、リザーバへの試薬の充填に用いる導入部などとして利用可能である。
2.流体取扱システム
2-1.第1の実施の形態
図5に、上述のカートリッジ100を含む、第1の実施の形態の流体取扱システム200の分解斜視図を示す。本実施の形態の流体取扱システム200は、上述のカートリッジ100の他に、流路チップ21と、カートリッジ100および流路チップ21との間に配置された、着脱可能なスペーサ22とを有する。当該流体取扱システム200は、上述のカートリッジ100のキャップ12の流路チップ21側の端部(キャップ12の収容部に面する側とは反対側の端部(以下、「第2領域側端部」とも称する))が、流路チップ21に挿入された状態で使用される。以下、流体取扱システム200における流路チップ21およびスペーサについて説明し、その後、当該流体取扱システム200を用いた流体取扱方法を説明する。
2-1.第1の実施の形態
図5に、上述のカートリッジ100を含む、第1の実施の形態の流体取扱システム200の分解斜視図を示す。本実施の形態の流体取扱システム200は、上述のカートリッジ100の他に、流路チップ21と、カートリッジ100および流路チップ21との間に配置された、着脱可能なスペーサ22とを有する。当該流体取扱システム200は、上述のカートリッジ100のキャップ12の流路チップ21側の端部(キャップ12の収容部に面する側とは反対側の端部(以下、「第2領域側端部」とも称する))が、流路チップ21に挿入された状態で使用される。以下、流体取扱システム200における流路チップ21およびスペーサについて説明し、その後、当該流体取扱システム200を用いた流体取扱方法を説明する。
本実施の形態の流路チップ21は、本体部21aと、当該本体部の一方の面に、本体部21aに設けられた溝や貫通孔を覆うように貼り合わせられたフィルム(図示せず)とから構成される。図6に流路チップ21の本体部21aの底面図を示す。本体部21aは、流路チップ21内に流体を導入するための第1導入口211aおよび第2導入口211bと、流路チップ21から流体を排出するための排出口212と、を有する。第1導入口211a、第2導入口212b、および排出口212は、それぞれ本体部21aに配置された貫通孔である。
また、本体部21aは、本体部21aのフィルム(図示せず)と貼り合わせられる面(以下、「裏面」とも称する)側に形成された有底の凹部であって、第1導入口211aに一端が接続された第1溝部213aと、本体部21aの裏面側に形成された有底の凹部であって、第2導入口211bに一端が接続された第2溝部213bと、本体部21aの裏面側に形成された有底の凹部であって、一端が、第1溝部213aおよび第2溝部213bと接続されており、他端が排出口212と接続された第3溝部213cと、をさらに有する。そして、当該流路チップでは、フィルムと第1溝部213aとに囲まれた領域が第1流路となり、フィルムと第2溝部213bとに囲まれた領域が第2流路となり、フィルムと第3溝部213cとに囲まれた領域が流体の第3流路となる。
当該流路チップ21では、例えば第1導入口211aから第1の流体(本実施の形態ではサンプル)を導入し、第2導入口211bから第2の流体(本実施の形態では試薬)を導入する。そして、これらの流体を、第1流路および第2流路を通じて第3流路に流れ込ませ、第3の流路で反応させる。その後、当該反応物を、排出口212からカートリッジ100側に、キャップ12を介して移動させること等が可能である。
なお、上記本体部21aを構成する材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン;ポリエーテル;ポリスチレン;シリコーン樹脂;ならびに各種エラストマー等の樹脂材料等が含まれる。また、上記各構成を有する本体部21aは、例えば射出成形等により成形することができる。
ここで、本体部21aは、光透過性を有するものであってもよく、光透過性を有さないものであってもよい。本体部21aの裏面とは反対側の面から流体を観察する場合等には、本体部21aが光透過性を有するように、材料が選択される。
一方、フィルム(図示せず)は、本体部21aを覆う平坦な膜とすることができる。フィルムは、流路チップ21内に導入する流体によって浸食されない材料からなる膜であればよく、その厚み等は適宜選択される。フィルムを構成する材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン;ポリエーテル;ポリスチレン;シリコーン樹脂;ならびに各種エラストマー等の樹脂材料等が含まれる。
上述の第3流路に流体を収容した状態で、フィルム側から流体の観察や分析を行う場合には、フィルムが光透過性を有するように、フィルムの材料が選択されている。ただし、本体部21aの裏面とは反対側の面から流体を観察する場合や、流体の観察を行わない場合等には、フィルムが光透過性を有していなくてもよい。
また、本体部21aとフィルムとの接合は、熱融着や、接着剤による接着等、公知の方法で行うことができる。
一方、流体取扱システムにおけるスペーサ22は、カートリッジ100と流路チップ21との間に十分な間隔をあけ、カートリッジ100のキャップ12の第1領域121が、リザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に収容された状態を維持するための部材である。
当該スペーサ22は、流体取扱システム200に着脱可能に配置されていればよく、本実施の形態では、カートリッジ100と流路チップ21との間に一方向から差し込み可能な櫛形形状の部材としているが、スペーサ22の形状は当該形状に限定されない。また、本実施の形態では、カートリッジ100と流路チップ21とが対向する領域の略全てにスペーサ22が配置されているが、カートリッジ100と流路チップ21とが対向する領域の一部のみスペーサ22が配置されてもよい。
また、スペーサ22の厚みは、リザーバ11の開口部112の押圧領域112aに収容されたキャップ12の第1領域が、リザーバ11の自重や、外部からの衝撃等によって、リザーバ11の収容部111側に移動しないような厚みであればよく、例えばキャップ12の第2領域の高さ等に合わせて適宜選択される。ただし、スペーサ22の厚みが過度に厚いと、キャップ12の流路チップ21側の端部が、流路チップ21の導入口や排出口(第1導入口211a、第2導入口211b、および排出口212)から抜けてしまうことがある。そこで、キャップ12の高さ等に合わせ適切な厚みとすることが好ましい。
スペーサ22を構成する材料は、カートリッジ100と流路チップ21との間隙を十分に維持することが可能であり、かつスペーサ22を引き抜くとき等に、カートリッジ100や流路チップ21に破損したりすることがないものであれば特に制限されない。スペーサ22の材料の例には、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル;ポリカーボネート;ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂;ポリ塩化ビニル;ポリエチレン、ポリプロピレン、およびシクロオレフィン樹脂等のポリオレフィン;ポリエーテル;ポリスチレンの樹脂材料等が含まれる。また、上記スペーサ22は、例えば射出成形等により成形することができる。
なお、流体取扱システム200は、後述するように流体取扱システム200からスペーサ22を取り外した後にリザーバ11が流路チップ21から外れたり、流路チップ21に対する位置がずれたりしないよう、リザーバ11を支持するための支持部等を有していてもよい。
(流体取扱方法)
上述の流体取扱システム200を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システムは、図7Aおよび図7Bに示すように、カートリッジ100と、流路チップ21と、スペーサ22とが組み合わされた状態で準備する。なお、図7Aは、図5におけるA-A線における断面図であり、図7Bは、図5におけるB-B線における断面図である。
上述の流体取扱システム200を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システムは、図7Aおよび図7Bに示すように、カートリッジ100と、流路チップ21と、スペーサ22とが組み合わされた状態で準備する。なお、図7Aは、図5におけるA-A線における断面図であり、図7Bは、図5におけるB-B線における断面図である。
当該流体取扱システム200のカートリッジ100では、キャップ12の第1領域121を、その中心軸CAに向かって、かつひし形の短軸方向に沿って、二方向(図4Aにおいて、矢印で表す方向)から押圧した状態で、リザーバ11の押圧領域112aに収容する。一方、キャップ12の流路チップ21側(第2領域122側)の端部は、流路チップ21の導入口および排出口に挿入する。
またこのとき、リザーバ11の自重によって、キャップ12がリザーバ11の収容部111側に押し込まれないように、リザーバ11と流路チップ21との間には、スペーサ22を配置する。
そして、閉状態とされた、カートリッジ100のリザーバ11の収容部111内に、所望の流体を充填し、蓋部13により収容部111を密閉する。なお、上述した流路チップ21を用いる場合、3つの収容部111のうち、一つにサンプルを充填し、一つに試薬を充填し、残りの一つを流体回収用、すなわち空の状態とする。ただし、流路チップ21の種類によっては、全ての収容部に流体を充填してもよい。また、予めリザーバ11内に各種流体(試薬やサンプル)がされていてもよい。
また、カートリッジ100内(リザーバ11の収容部111)に収容する流体の種類は特に制限されず、キャップ12の貫通孔120を通過可能なものであれば特に制限されない。流体は、単一の成分を含んでいてもよく、複数の成分を含んでいてもよい、また、流体は液体に限定されず、例えば溶媒中に固体状の成分が分散されたものであってもよい。また、溶媒中に、当該溶媒と相溶しないドロップレット(液滴)等が分散された流体等であってもよい。
そして、当該流体取扱システム200において、リザーバ11から流体を流路チップ21側に排出する際には、図8Aおよび図8Bに示すように、スペーサ22を取り外す。そして、図9Aおよび図9Bに示すように、キャップ12の第1領域を開口部112の開放領域112b側に押し込む。なお、図8Aおよび図9Aは、図5におけるA-A線における断面図であり、図8Bおよび図9Bは、図5におけるB-B線における断面図である。またこれらにおいて、図7Aおよび図7Bと同一の構成については、同一の番号を付している。なお、図8Aおよび図8Bに示す状態から、図9Aおよび図9Bに示すように、キャップ12の第1領域121を開放領域112b側に押し込む方法としては、リザーバ11の自重を利用してもよく、ユーザがリザーバ11を重力方向下方に押しつけてもよい。また各種器具により、流路チップ21とリザーバ11とを挟み込み、キャップ12の第1領域121を開口部112の開放領域112b側に押し込んでもよい。当該操作により、キャップ12の第1領域121および第2領域122の貫通孔120が開き、キャップ12の貫通孔120内を流体が通ることが可能となる。
なお、キャップ12の貫通孔120内における流体の流動を促進させるため、必要に応じて、流体が収容された収容部111内に圧力をかけたり、特定の収容部111から吸引したりしてもよい。また、毛細管現象を利用して、流体を流動させてもよい。
2-2.第2の実施の形態
図10に、上述のカートリッジ100を含む、第2の実施の形態の流体取扱システム300の分解斜視図を示す。なお、第1の実施の形態の流体取扱システム200と同一の構成については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
図10に、上述のカートリッジ100を含む、第2の実施の形態の流体取扱システム300の分解斜視図を示す。なお、第1の実施の形態の流体取扱システム200と同一の構成については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
本実施の形態の流体取扱システム300は、上述のカートリッジ100の他に、流路チップ21と、補助部材324と、を有する。なお、図10では、カートリッジ100のキャップ12と補助部材324とが一体となっているが、これらは取り外し可能であり、通常別々に形成される。また、当該流体取扱システム300は、第1の実施の形態のスペーサ22と同様のスペーサ(図示せず)をさらに含んでいてもよいが、補助部材324が、スペーサと同様の機能を果たしてもよい。以下、補助部材324について詳しく説明する。
本実施の形態の補助部材324は、上述のキャップ12の第2領域122を支持するための部材である。補助部材324の斜視図を図11Aに示し、当該補助部材324を別の角度から観察したときの斜視図を図11Bに示す。さらに、当該補助部材324の平面図を図11Cに示し、図11CにおけるA-A線における断面図を図11Dに示す。また、補助部材324にキャップ12を嵌め込む前の状態の斜視図を図12Aに示し、補助部材324にキャップ12を嵌め込んだ後の斜視図を図12Bに示す。さらに、補助部材324にキャップ12を嵌め込んだ後の平面図を図12Cに示し、図12CにおけるA-A線における断面図を図12Dに示す。
図11Aや図11Bに示すように、本実施の形態の補助部材324は、略円柱状の外形を有する。当該補助部材324の直径は、他の部材と干渉しない限り特に制限されない。補助部材324は、その中心軸(図示せず)に略平行な貫通孔324cを有し、図12Dに示すように、当該貫通孔324cにはキャップ12の第2領域122が嵌め込まれる。当該貫通孔324cの径は、キャップ12の第2領域122の外径と略同一である。
当該補助部材324は、図11C等に示すように、貫通孔324cの外縁部に、互いに向かい合う2つの支持部324aを有している。当該支持部324aは、キャップ12の第2領域122の側面を両側から支持するための構造である。本実施の形態では、支持部324aを円柱状のキャップ12の第2領域122の外周面を略1/4周ずつ囲む柱状の構造としている。また、各支持部324aの平面視形状は、三日月形である。各支持部324aがこのような形状であると、キャップ12の第2領域122と、2つの支持部324aとを合わせた形状が、リザーバ11の開口部112の押圧領域112aの開口形状(楕円柱状)と略同一となる。したがって、キャップ12の第2領域122をリザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に移動させる際、支持部324aも当該押圧領域112a内に移動させることが可能となる。つまり、支持部324aによって、第2領域122を支持しながらキャップ12を移動させることが可能となり、移動に伴う第2領域122の変形を抑制することが可能となる。
ただし、補助部材324の支持部324aの形状は、リザーバ11の開口部112の押圧領域112aの開口形状に合わせて適宜選択され、上述の形状に限定されない。また、本実施の形態では、支持部324aの先端側から基端側までの厚みを一定としているが、当該厚みは、リザーバ11の押圧領域112aの開口形状に合わせて変化していてもよい。
また、支持部324aの高さは、キャップ12の第2領域122の高さに合わせて適宜選択される。本実施の形態では、補助部材324の高さ(支持部324aの高さおよび貫通孔324cの深さ)と、流路チップ21の導入口(もしくは排出口)の深さとの合計が、キャップ12の第2領域122の高さと略同等となるように設定している。
また、本実施の形態の補助部材324は、支持部324aの周囲に、円環状の凹部324bを有する。本実施の形態では、リザーバ11の開口部112の外壁の一部が、リザーバ11の底面側から流路チップ21側に向かって円環状に突出している。補助部材324が円環状の凹部324bを有することで、必要に応じて凹部324b内にリザーバ11の開口部112の外壁の一部を嵌め込むことが可能となる。その結果、キャップ12および補助部材324をリザーバ11の収容部111側に移動させる際、位置ずれ等が生じ難くなり、ひいてはキャップ12の貫通孔120の閉塞が抑制される。
凹部324bの幅や深さは、リザーバ11の開口部112の形状に合わせて適宜選択される。本実施の形態では、リザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に、キャップ12の第2領域122および補助部材324の支持部324aを収容したとき、リザーバ11の開口部112の外壁(壁面および底面)が、当該凹部324bの壁面および底面と接するように、凹部324bの幅および深さを設定している。
(流体取扱方法)
上述の流体取扱システム300を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システム300は、まず、図13に示すように、カートリッジ100と、流路チップ21と、補助部材324とを組み合わせて設置する。図14Aに、当該流体取扱システム300の平面図(便宜上、蓋部13は取り除いた状態)を示し、図14Bに、図14AのA-A線における断面図を示す。
上述の流体取扱システム300を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システム300は、まず、図13に示すように、カートリッジ100と、流路チップ21と、補助部材324とを組み合わせて設置する。図14Aに、当該流体取扱システム300の平面図(便宜上、蓋部13は取り除いた状態)を示し、図14Bに、図14AのA-A線における断面図を示す。
具体的には、キャップ12の第1領域121を、その中心軸CAに向かって、かつひし形の短軸方向に沿って、二方向(図4Aにおいて、矢印で表す方向)から押圧した状態で、リザーバ11の押圧領域112aに収容する。
また、キャップ12の第2領域122を、補助部材324の支持部324aに嵌め込んだ後、キャップ12の流路チップ21側の端部を流路チップ21の導入口または排出口に挿入する。
このとき、リザーバ11の自重によって、キャップ12がリザーバ11の収容部111側に押し込まれないように、必要に応じてリザーバ11と流路チップ21との間には、スペーサ(図示せず)を配置してもよい。そして、閉状態とされた、カートリッジ100のリザーバ11の収容部111内に、第1の実施の形態と同様に、所望の流体を充填し、蓋部13により収容部111を密閉する。
そして、リザーバ11から流体を流路チップ21側に排出する際には、図15Aおよび図15Bに示すように、キャップ12および補助部材324をリザーバ11側に押し込む。より具体的には、キャップ12の第1領域121がリザーバ11の開口部112の開放領域112bに収容されるように、キャップ12を押し込む。またこのとき、補助部材324もキャップ12と共に移動させ、キャップ12の第2領域122と補助部材324の支持部324aとを、リザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に収容する。また同時に、補助部材324の凹部324bには、リザーバ11の開口部112の外壁の一部を収容する。図15Bは、図15Aの斜視図のA-A線における断面図である。
ここで、図15Bに示すように、キャップ12および補助部材324をリザーバ11側に押し込む方法としては、リザーバ11の自重を利用してもよく、ユーザがリザーバ11を重力方向下方に押しつけてもよい。また各種器具により、流路チップ21とリザーバ11とを挟み込み、キャップ12や補助部材324をリザーバ11側に押し込んでもよい。当該操作により、キャップ12の第1領域121および第2領域122の貫通孔120が開き、キャップ12の貫通孔120内を流体が通ることが可能となる。
なお、キャップ12の貫通孔120内における流体の流動を促進させるため、必要に応じて、流体が収容された収容部111内に圧力をかけたり、特定の収容部111から吸引したりしてもよい。また、毛細管現象を利用して、流体を流動させてもよい。
2-3.第3の実施の形態
図16に、上述のカートリッジ100を含む、第3の実施の形態の流体取扱システム400の分解斜視図を示す。なお、第1の実施の形態の流体取扱システム200と同一の構成については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
図16に、上述のカートリッジ100を含む、第3の実施の形態の流体取扱システム400の分解斜視図を示す。なお、第1の実施の形態の流体取扱システム200と同一の構成については、同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
本実施の形態の流体取扱システム400は、上述のカートリッジ100の他に、流路チップ421を有する。なお、当該流体取扱システム400は、第1の実施の形態のスペーサ22と同様のスペーサ(図示せず)をさらに含んでいてもよく、当該スペーサを有さなくてもよい。
以下、本実施の形態の流路チップ421について、詳しく説明する。本実施の形態の流路チップ421は、本体部421aと、本体部421aに設けられた溝を覆うように、本体部421aの一方の面に貼り合わせられたフィルム(図示せず)とから構成される。当該流路チップ421の本体部421aの底面図を図17に示す。当該本体部421aは、第1の実施の形態の流路チップ21と同様に、流路チップ421内に流体を導入するための第1導入口411aおよび第2導入口411bと、流路チップ421から流体を排出するための排出口412と、を有する。第1導入口411a、第2導入口411b、および排出口412は、それぞれ本体部421aに配置された貫通孔である。
また、本体部421aは、本体部421aのフィルム(図示せず)と貼り合わせられる面(以下、「裏面」とも称する)側に形成された有底の凹部であって、第1導入口411aに一端が接続された第1溝部413aと、本体部421aの裏面側に形成された有底の凹部であって、第2導入口411bに一端が接続された第2溝部413bと、本体部421aの裏面側に形成された有底の凹部であって、一端が、第1溝部413aおよび第2溝部413bと接続されており、他端が排出口412と接続された第3溝部413cと、をさらに有する。そして、当該流路チップ421では、フィルムと第1溝部413aとに囲まれた領域が第1流路となり、フィルムと第2溝部413bとに囲まれた領域が第2流路となり、フィルムと第3溝部413cとに囲まれた領域が流体の第3流路となる。当該流路チップ421の使用方法は、第1の実施の形態の流路チップ21の使用方法と同様である。
当該本体部421aの第1溝部413a等が配置された面とは反対側の面の斜視図を図18Aに示し、平面図を図18Bに示す。さらに、図18BにおけるA-A線における断面図を図18Cに示す。図18Aに示すように、本実施の形態の流路チップ421は、第1導入口411a、第2導入口411b、および排出口412の外縁部に、互いに向かい合う2つの支持部424aを有する。
当該支持部424aは、キャップ12の第2領域122の側面を両側から支持するための構造である。本実施の形態では、支持部424aを、円柱状のキャップ12の第2領域122の外周面を略1/4周ずつ囲む柱状の構造としている。また、各支持部424aの平面視形状は、三日月形である。各支持部424aがこのような形状であると、キャップ12の第2領域122と、2つの支持部424aとを合わせた形状が、リザーバ11の開口部112の押圧領域112aの開口形状(楕円柱状)と略同一となる。したがって、キャップ12の第2領域122をリザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に移動させる際、支持部424aも押圧領域112a内に移動させることが可能となる。つまり、支持部424aによって、第2領域122を支持しながらキャップ12を移動させることが可能となり、移動に伴う第2領域122の変形を抑制することが可能となる。
ただし、支持部424aの形状は、リザーバ11の開口部112の押圧領域112aの開口形状に合わせて適宜選択され、上述の形状に限定されない。また、本実施の形態では、支持部424aの先端側から基端側までの厚みを一定としているが、当該厚みは、リザーバ11の押圧領域112aの開口形状に合わせて変化していてもよい。
また、支持部424aの高さは、キャップ12の第2領域122の高さに合わせて適宜選択される。本実施の形態では、導入口や排出口(第1導入口411a、第2導入口411b、および排出口412)の深さと、支持部424aの高さとの合計が、キャップ12の第2領域122の高さと略同等となるように設定している。
また、本実施の形態の流路チップ421は、支持部424aの周囲に、円環状の凹部424bを有する。本実施の形態では、リザーバ11の開口部112の外壁の一部が、リザーバ11の底面側から流路チップ421側に向かって円環状に突出している。流路チップ421が円環状の凹部424bを有することで、必要に応じて凹部424b内にリザーバ11の開口部112の外壁の一部を嵌め込むことが可能となる。その結果、キャップ12および流路チップ421をリザーバ11の収容部111側に移動させる際、位置ずれ等が生じ難くなり、ひいてはキャップ12の貫通孔120の閉塞が抑制される。
凹部424bの幅や深さは、リザーバ11の開口部112の形状に合わせて適宜選択される。本実施の形態では、リザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に、キャップ12の第2領域122および流路チップ421の支持部424aを収容したとき、リザーバ11の開口部112の外壁(壁面および底面)が、当該凹部424bの壁面および底面と接するように、凹部424bの幅および深さを設定している。
(流体取扱方法)
上述の流体取扱システム400を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システム400は、まず、カートリッジ100と、流路チップ421と、を組み合わせて設置する。具体的には、キャップ12の第1領域121を、その中心軸CAに向かって、かつひし形の短軸方向に沿って、二方向(図4Aにおいて、矢印で表す方向)から押圧した状態で、リザーバ11の押圧領域112aに収容する。
上述の流体取扱システム400を用いた流体取扱方法を、以下、説明する。
本実施の形態の流体取扱システム400は、まず、カートリッジ100と、流路チップ421と、を組み合わせて設置する。具体的には、キャップ12の第1領域121を、その中心軸CAに向かって、かつひし形の短軸方向に沿って、二方向(図4Aにおいて、矢印で表す方向)から押圧した状態で、リザーバ11の押圧領域112aに収容する。
また、キャップ12の第2領域122の側面を、流路チップ421の支持部424aによって挟み込み、キャップ421の第2領域122側の端部を流路チップ421の第1導入口411a、第2導入口411b、および排出口412に挿入する。
このとき、リザーバ11の自重によって、キャップ12がリザーバ11の収容部111側に押し込まれないように、必要に応じてリザーバ11と流路チップ421との間には、スペーサ(図示せず)を配置してもよい。そして、閉状態とされた、カートリッジ100のリザーバ11の収容部111内に、第1の実施の形態と同様に、所望の流体を充填し、蓋部13により収容部111を密閉する。
そして、リザーバ11から流体を流路チップ421側に排出する際には、キャップ12および流路チップ421をリザーバ11側に押し込む。より具体的には、キャップ12の第1領域121が開口部112の開放領域112b内に収容されるように、キャップを押し込む。またこのとき、流路チップ421もキャップ12と共に移動させ、キャップ12の第2領域122および流路チップ421の支持部424aを、リザーバ11の開口部112の押圧領域112a内に収容する。また同時に、流路チップ421の凹部424bには、リザーバ11の開口部112の外壁の一部を収容する。
キャップ12や流路チップ421をリザーバ11側に押し込む方法としては、リザーバ11の自重を利用してもよく、ユーザがリザーバ11を重力方向下方に押しつけてもよい。また各種器具により、流路チップ421とリザーバ11とを挟み込んでもよい。当該操作により、キャップ12の第1領域121および第2領域122の貫通孔120が開き、キャップ12の貫通孔120内を流体が通ることが可能となる。
なお、キャップ12の貫通孔120内における流体の流動を促進させるため、必要に応じて、流体が収容された収容部111内に圧力をかけたり、特定の収容部111から吸引したりしてもよい。また、毛細管現象を利用して、流体を流動させてもよい。
(効果)
上述の実施の形態に係るカートリッジによれば、所望の流路チップ等の導入口に、キャップの一端(キャップの第2領域側端部)を挿入した後、当該キャップをカートリッジ内部に押し込むだけで、収容部内に収容された流体を排出させることが可能である。また、収容部に複数の液体を収容しておけば、同時にこれらを排出させることも可能である。したがって、大がかりな装置を用いることなく、所望の流体をチップ等に供給することが可能であり、当該カートリッジは、コストや作業効率の観点でも非常に有用である。また、所望の流路チップ等の導入口に、キャップの一端(キャップの第2領域側端部)を挿入した後、当該キャップをカートリッジ内部に押し込むと、リザーバの収容部内の内圧が上昇する。そのため、上昇した内圧によって収容部内に収容された流体が排出されやすくなる。
上述の実施の形態に係るカートリッジによれば、所望の流路チップ等の導入口に、キャップの一端(キャップの第2領域側端部)を挿入した後、当該キャップをカートリッジ内部に押し込むだけで、収容部内に収容された流体を排出させることが可能である。また、収容部に複数の液体を収容しておけば、同時にこれらを排出させることも可能である。したがって、大がかりな装置を用いることなく、所望の流体をチップ等に供給することが可能であり、当該カートリッジは、コストや作業効率の観点でも非常に有用である。また、所望の流路チップ等の導入口に、キャップの一端(キャップの第2領域側端部)を挿入した後、当該キャップをカートリッジ内部に押し込むと、リザーバの収容部内の内圧が上昇する。そのため、上昇した内圧によって収容部内に収容された流体が排出されやすくなる。
また、上述の第1の実施の形態に係る流体取扱システムによれば、スペーサを取り外し、キャップをリザーバ内部に押し込むだけで、各種流体を流路チップ内に供給することが可能である。また、第2の実施の形態の流体取扱システムや第3の実施の形態の流体取扱システムでも、キャップをカートリッジ側に押し込むだけで、各種流体を流路チップ内に供給することが可能である。
また、第2の実施の形態および第3の実施の形態の流体取扱システムでは、キャップの第2領域を支持部によって保護した状態で、リザーバ側に移動させることができる。したがって、キャップを移動させる際に、キャップが折れたり曲がったりすることを抑制でき、確実に流体を流路チップ側に移動させることが可能である。さらに、これらの流体取扱システムでは、キャップを移動させる際、補助部材や流路チップの凹部とリザーバの開口部の外壁の一部とを嵌合させるため、これらの間で位置ずれ等が生じ難い。したがって、より確実に、流体を流路チップ側に移動させることが可能である。
また、第2の実施の形態では、補助部材をスペーサの代わりに使用することができるだけでなく、スペーサを取り外す必要がない、という利点もある。
さらに、いずれの実施の形態の流体取扱システムでも、リザーバに流体を回収すること等が可能であり、各種流体の検査や分析を効率よく行うことが可能である。
(変形例)
上述のカートリッジの説明では、リザーバの開口部における開放領域が、当該開口部の押圧領域よりリザーバの収容部側に配置されていた。ただし、リザーバの開口部において、押圧領域は、開放領域よりリザーバの収容部側に配置されてもよい。この場合、キャップを収容部側から外部に向けて引っ張り、押圧領域に収容されていた第1収容部を開放領域内に移動させることで、カートリッジを閉状態から開状態にすることが可能となる。
上述のカートリッジの説明では、リザーバの開口部における開放領域が、当該開口部の押圧領域よりリザーバの収容部側に配置されていた。ただし、リザーバの開口部において、押圧領域は、開放領域よりリザーバの収容部側に配置されてもよい。この場合、キャップを収容部側から外部に向けて引っ張り、押圧領域に収容されていた第1収容部を開放領域内に移動させることで、カートリッジを閉状態から開状態にすることが可能となる。
また上述のカートリッジの説明では、リザーバが、押圧領域および開放領域を有する開口部とは別に、収容部を有する場合を説明したが、収容部が開放領域を兼ねていてもよい。この場合、カートリッジを閉状態とするときには、キャップの第1領域を、押圧領域内に収容する。一方、カートリッジを開状態とするときには、キャップの第1領域を、収容部内に押し込む。これにより、押圧領域による第1領域への押圧が解除されて、キャップの貫通孔内を流体が通過可能となる。
さらに、上述のカートリッジの説明では、リザーバの押圧領域の開口形状を楕円状としたが、楕円以外の形状であってもよい。
また、上述のカートリッジの説明では、リザーバが略直方体状である場合を例に説明したが、リザーバの形状は例えば円柱状や、袋状等、いずれの形状であってもよい。さらに、開口部の位置は、リザーバの底部に限定されず、例えばリザーバの底部側の側面に配置されていてもよい。
また、上述のカートリッジの説明では、同心円状、かつ異なる直径を有する2つの円柱が連結されたキャップについて説明したが、キャップの形状は当該形状に制限されず、例えば第1領域から第2領域にかけて、均一な断面積を有する円柱状の構造(ただしこの場合、第1領域の貫通孔の開口径の方が、第2領域の貫通孔の開口径より小さい。)を有していてもよく、連続的に断面積が変化する円錐状の構造を有していてもよい。また、キャップは、例えば幅の異なる2つの角柱が連なった形状等であってもよい。
また、上述のカートリッジは、カートリッジを開状態とした後、キャップの第1領域がリザーバの開口部の開放領域からさらに収容部側に移動しないためのストッパー等を、キャップの第2領域側、もしくはリザーバに有していてもよい。
さらに、上述のカートリッジを特定の流路チップと組み合わせる場合を例に説明したが、カートリッジと組み合わせるチップは特に制限されず、例えばマイクロ流路チップであってもよい。上記以外の各種装置や各種チップ等に流体を供給する際にも用いることが可能である。
本出願は、2018年1月31日出願の特願2018-014839号に基づく優先権を主張する。当該出願明細書および図面に記載された内容は、すべて本願明細書に援用される。
本発明のカートリッジ、および流体取扱システムは、例えば、各種流体の検査や分析等に適用可能である。
11 リザーバ
12 キャップ
13 蓋部
21、421 流路チップ
21a、421a 本体部
22 スペーサ
100 カートリッジ
111 収容部
112 開口部
112a 押圧領域
112b 開放領域
120 貫通孔
121 第1領域
122 第2領域
200、300、400 流体取扱システム
211a、411a 第1導入口
211b、411b 第2導入口
212、412 排出口
213a、413a 第1溝部
213b、413b 第2溝部
213c、413c 第3溝部
324 補助部材
324a、424a 支持部
324b、424b 凹部
324c 貫通孔
12 キャップ
13 蓋部
21、421 流路チップ
21a、421a 本体部
22 スペーサ
100 カートリッジ
111 収容部
112 開口部
112a 押圧領域
112b 開放領域
120 貫通孔
121 第1領域
122 第2領域
200、300、400 流体取扱システム
211a、411a 第1導入口
211b、411b 第2導入口
212、412 排出口
213a、413a 第1溝部
213b、413b 第2溝部
213c、413c 第3溝部
324 補助部材
324a、424a 支持部
324b、424b 凹部
324c 貫通孔
Claims (12)
- 流体を収容するための収容部、ならびに前記収容部の一部に配置された、前記収容部および外部を連通する開口部、を含むリザーバと、
前記リザーバの前記開口部に嵌め込まれた、柱状であり、かつその中心軸に略平行な貫通孔を有する、可撓性を有するエラストマーからなるキャップと、
を含むカートリッジであって、
前記リザーバの前記開口部が、前記キャップの一部をその中心軸に向かって押圧するための押圧領域と、前記押圧領域よりも前記キャップの中心軸に向かう押圧力が小さい開放領域とを有し、
前記キャップは、前記リザーバの前記押圧領域内に位置するときにその中心軸に向かって押圧される第1領域を有し、
前記第1領域が前記押圧領域内に位置し、前記開口部の外壁が、前記第1領域をその中心軸に向かって押圧し、前記第1領域の前記貫通孔が塞がったとき、前記収容部内の流体が前記貫通孔を介して外部に排出されない閉状態となり、
前記第1領域が前記開放領域内に移動し、前記第1領域の前記貫通孔が開いたとき、前記収容部から前記貫通孔を介して外部に流体を排出可能な開状態となる、
カートリッジ。 - 前記キャップの前記収容部と面する側の端部に前記第1領域が配置されており、前記第1領域における前記貫通孔がスリット状である、
請求項1に記載のカートリッジ。 - 前記リザーバの前記開放領域は、前記押圧領域より前記収容部側に配置され、前記押圧領域より開口断面積が広い、
請求項1または2に記載のカートリッジ。 - 前記キャップの前記第1領域の前記中心軸に垂直方向の断面形状が、円形状であり、
前記リザーバの前記押圧領域の開口形状が、楕円状である、
請求項1~3のいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 前記キャップが、前記第1領域より前記キャップの中心軸に垂直な断面の断面積が小さい第2領域を有し、
前記第1領域は、前記第2領域より前記リザーバの前記収容部側に配置される、
請求項1~4のいずれか一項に記載のカートリッジ。 - 請求項1~5のいずれか一項に記載のカートリッジと、
前記キャップの前記収容部に面する側とは反対側の端部が挿入される導入口を有する流路チップと、
を有し、
前記カートリッジの前記キャップの前記第1領域を、前記リザーバの前記押圧領域側から前記開放領域内に移動させたとき、前記収容部から前記キャップの前記貫通孔を介して、流体が前記流路チップ側に排出される、
流体取扱システム。 - 前記カートリッジと、前記流路チップとの間に、スペーサをさらに有する、
請求項6に記載の流体取扱システム。 - 互いに向かい合う2つの支持部をさらに有し、
前記キャップの前記第2領域の側面が前記支持部によって支持されており、
前記キャップの前記第1領域を、前記リザーバの前記押圧領域側から前記開放領域内に移動させたとき、前記キャップの第2領域および前記支持部が前記リザーバの前記押圧領域内に収容される、
請求項6に記載の流体取扱システム。 - 前記カートリッジと前記流路チップとの間に配置された、補助部材をさらに有し、
前記補助部材が、前記支持部を有する、
請求項8に記載の流体取扱システム。 - 前記リザーバの前記開口部の外壁の一部が、前記リザーバの底面側から前記流路チップ側に向かって突出しており、
前記補助部材が、前記支持部の周囲に、前記リザーバの前記開口部の外壁の一部と嵌合可能な凹部を有する、
請求項9に記載の流体取扱システム。 - 前記流路チップが、前記支持部を有する、
請求項8に記載の流体取扱システム。 - 前記リザーバの前記開口部の外壁の一部が、前記リザーバの底面側から前記流路チップ側に向かって突出しており、
前記流路チップが、前記支持部の周囲に、前記リザーバの前記開口部の外壁の一部と嵌合可能な凹部を有する、
請求項11に記載の流体取扱システム。
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2019
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