微流体器件

文档序号:350865 发布日期:2021-12-07 浏览:17次 >En<

阅读说明:本技术 微流体器件 (Microfluidic device ) 是由 竹田昂司 小柳博 于 2021-06-04 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种能够降低观察面的高度的偏差的微流体器件。具备:板,在内部形成有流路;以及保持体,保持所述板,所述保持体具有:第一保持部件,与所述板的第一主面的至少外周缘抵接;第二保持部件,与所述第一主面的相反侧的所述板的第二主面的至少外周缘抵接;以及固定部件,在将所述板夹在所述第一保持部件与所述第二保持部件之间的状态下,固定所述第一保持部件与所述第二保持部件。(The invention provides a microfluidic device capable of reducing the variation in height of an observation surface. The disclosed device is provided with: a plate having a flow path formed therein; and a holding body that holds the plate, the holding body having: a first holding member that abuts at least an outer peripheral edge of the first main surface of the plate; a second holding member that abuts at least an outer peripheral edge of a second main surface of the plate on an opposite side of the first main surface; and a fixing member that fixes the first holding member and the second holding member in a state where the plate is sandwiched between the first holding member and the second holding member.)

微流体器件

技术领域

本发明涉及微流体器件。

背景技术

以往,细胞以及组织培养使用培养皿或板进行。由于使用了这些培养皿或板的细胞以及组织的培养是在二维(平面)的环境下进行,因此无法再现细胞外微小环境。因此,近年来,提出了在以往方法中难以实现的具有能够制作三维(立体)的细胞培养·实验环境的微流路的微流体器件(也被称为“细胞培养芯片”、“生物芯片”、“微芯片”等)。

例如,在专利文献1中记载了一种微流体器件,其将两个基板相互接合,利用形成于至少一个基板的流路形成用台阶,形成被接合的两个基板的接合部包围的流路。

然而,已知将在保持件中收容有多个分析板的组件提供给分析装置(参照专利文献2)。保持件具有与设于分析板的端部的突起对应的凹部,通过使突起与凹部嵌合而将分析板固定于保持件。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2019-78707号公报

专利文献2:日本特开2019-105528号公报

发明内容

发明要解决的课题

要求将具有微流路的板收容于保持体的微流体器件。若能够将在保持体中收容有板的微流体器件载置在分注装置的工作台上,则操作的便利性提高。

然而,在将该板收容于保持体时,例如,如专利文献2那样,为了通过使突起与凹部嵌合而将板固定于保持体,需要使凹部相对于突起为较大的尺寸(高度、宽度均)。在该情况下,板相对于保持体产生晃动。该晃动与观察的每个定时的观察面的高度的偏差相关,不优选。

另外,在该板由树脂构成的情况下,有时在其制造过程或使用环境中产生翘曲、起伏等变形。该变形与每个微流体器件的观察面的高度的偏差相关,不优选。

本发明鉴于上述的课题,目的在于提供一种能够降低观察面的高度的偏差的微流体器件。

用来解决课题的手段

本发明的微流体器件具备:板,在内部形成有流路;以及保持体,保持所述板,所述保持体具有:第一保持部件,与所述板的第一主面的至少外周缘抵接;第二保持部件,与所述第一主面的相反侧的所述板的第二主面的至少外周缘抵接;以及固定部件,在将所述板夹在所述第一保持部件与所述第二保持部件之间的状态下,固定所述第一保持部件与所述第二保持部件。

根据该构成,由于保持体通过第一保持部件与第二保持部件从两面夹持板来保持,因此可抑制保持体与板之间的晃动,能够降低观察的每个定时的观察面的高度的偏差。另外,由于在将板夹在第一保持部件与第二保持部件之间的状态下,通过固定部件固定第一保持部件与第二保持部件,因此第一保持部件、第二保持部件以及板成为一体,作为整体而被矫正形状,能够降低每个微流体器件的观察面的高度的偏差。

在微流体器件中,也可以是如下构成:所述板以及所述第一保持部件和所述第二保持部件分别由树脂构成,构成所述第一保持部件和所述第二保持部件的树脂的吸水率比构成所述板的树脂的吸水率大,并且所述板的硬度比所述第一保持部件和所述第二保持部件的硬度硬。

根据该构成,即使第一保持部件与第二保持部件伴随着吸湿而发生比板大的变形,比第一保持部件和第二保持部件硬的板也能够抑制微流体器件整体的变形。

在微流体器件中,也可以是如下构成:在所述板的所述第一主面的中央区域,形成有用于向所述流路注入流体的多个开口,所述第一保持部件是与位于所述中央区域的周围的所述第一主面的外周缘抵接的框状。

根据该构成,由于开口未被第一保持部件覆盖,因此能够从开口向流路可靠地注入流体。

在微流体器件中,也可以是如下构成,所述保持体的外形在俯视时为具有四条边的矩形,所述固定部件在一个边上等间隔地设有多个。

通过等间隔地设置多个固定部件,能够可靠地平衡性良好地固定第一保持部件与第二保持部件。

在微流体器件中,也可以是如下构成,所述保持体的外形在俯视时为具有四条边的矩形,所述固定部件设于一个边的中央。

通过在边的中央设置固定部件,能够平衡性良好地固定第一保持部件与第二保持部件。

附图说明

图1是本实施方式的微流体器件的立体图。

图2是图1所示的微流体器件的分解立体图。

图3是图1所示的微流体器件的A-A剖面图。

图4是图1所示的微流体器件的B-B剖面图。

图5是板的俯视图。

图6是图5所示的板的C-C剖面图。

图7是用于说明板的硬度的评价方法的图。

图8是用于说明上框的硬度的评价方法的图。

图9是表示其他实施方式的固定部件的剖面图。

图10是表示其他实施方式的固定部件的立体图以及剖面图。

附图标记说明

1:板

1a:第一主面

1b:第二主面

1c:侧部

2:保持体

4:储液槽

10a:第一主面的外周缘

10b:第二主面的外周缘

11:第一基板

12:第二基板

13:流路

14:开口

21:上框

22:下框

31:卡定突起

32:卡定孔

34:卡定爪

35:螺钉

100:微流体器件

具体实施方式

对本发明的微流体器件的实施方式进行说明。另外,以下的各附图示意地进行图示,附图上的尺寸比不一定与实际的尺寸比一致,在各附图间尺寸比也不一定一致。

图1是微流体器件100的立体图,图2是微流体器件100的分解立体图。图3是图1所示的微流体器件100的A-A剖面图。图4是图1所示的微流体器件100的B-B剖面图。如图1所示,微流体器件100具有板1以及保持板1的保持体2。

以下,适当参照XYZ坐标系进行说明。另外,在本说明书中,在表现方向时,在区分正负朝向的情况下,如“+X方向”、“-X方向”那样,标注正负符号来记载。另外,在不区分正负朝向来表现方向的情况下,仅记载为“X方向”。即,在本说明书中,在仅记载为“X方向”的情况下,包含“+X方向”与“-X方向”这两方。对于Y方向以及Z方向也相同。在本实施方式中,水平面与XY平面平行,铅垂方向是-Z方向。板1的主面与XY平面平行。

[板]

图5是板1的俯视图。如图2所示,板1包括第一基板11与第二基板12。第二基板12与第一基板11的下表面贴合。第一基板11以及第二基板12均为大致矩形板状,板1整体为大致矩形板状。如图5所示,第二基板12比第一基板11小,构成第二基板12的侧面位于比构成第一基板11的侧面靠内侧的位置。

板1具有第一主面1a、作为第一主面1a的相反侧的面的第二主面1b以及将第一主面1a与第二主面1b连接的四个侧部1c。第一主面1a为第一基板11的上表面,第二主面1b为第二基板12的下表面。另外,侧部1c沿X方向或Y方向分别平行地延伸。

图6是图5所示的板1的C-C剖面图。在板1的内部形成有流路13。具体而言,在第一基板11的下表面形成槽,以覆盖该槽的方式将第二基板12贴合于第一基板11,从而形成由两个基板(11、12)夹着的中空状的流路13。该中空状的流路是具有微米至毫米级的宽度及深度的微流路(微小流路)。

在第一主面1a的中央区域形成有多个开口14。在一个流路13连接有两个开口14。能够从连接的两个开口14向流路13注入流体、或者从流路13经由开口14排出流体。流路13在流路13内存在流体时,并不限于处于该流体形成流动的状态。例如,为了培养细胞,包含处于贮存含有细胞的流体的状态等没有流体的流动的状态。

第一基板11具有在Y方向上延伸的狭缝状的空隙15。空隙15形成于在X方向上分离的多个部位。空隙15形成于相邻的开口14之间。空隙15的两端均位于侧部1c的内侧。通过在第一基板11上形成多个狭缝状的空隙15,在从两面对板1加压时容易矫正翘曲、起伏。

另外,在板1的侧部1c(第一基板11的侧面)设有凹部16。详细情况之后叙述,在凹部16中插入保持体2的突出部223,突出部223的前端与凹部16的底部接触。

作为构成第一基板11或第二基板12的材料,例如可列举聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚苯乙烯(PS)、有机硅等树脂材料。在本实施方式中,在第一基板11以及第二基板12中使用了COP。另外,也可以组合2种以上这些树脂材料。另外,也可以使第一基板11与第二基板12中使用的材料不同。

[保持体]

保持体2具有上框21(第一保持部件的一个例子)和下框22(第二保持部件的一个例子)。保持体2的外形在俯视时为矩形状。如图3所示,上框21与下框22在从上下夹着板1状态下被相互固定。

上框21整体呈矩形框状。上框21的框部分的截面为在Z方向上长的长方形,具有上表面21a、底面21b、内侧面21c以及外侧面21d。内侧面21c位于比板1的侧部1c靠内侧的位置(参照图4)。即,由四个内侧面21c构成的贯通孔21e比板1的外形小。另外,内侧面21c位于比板1的多个开口14靠水平方向的外侧的位置(参照图1)。另一方面,外侧面21d位于比板1的侧部1c靠水平方向的外侧的位置(参照图4)。由此,上框21的底面21b能够与位于形成有多个开口14的中央区域的周围的第一主面1a的外周缘10a抵接。

上框21的Z方向的厚度比板1的Z方向的厚度大。另外,上框21的Z方向的厚度比下框22的支承板221(后述)的Z方向的厚度大。

在上框21形成有储液槽4。储液槽4被划分成多个槽。如图4所示,储液槽4是从上表面21a朝向下表面21b形成的凹部。储液槽4的目的在于抑制注入到板1内的液体的浓度变化。由于注入到板1内的液体为微量,因此随着时间的经过,注入的液体有时会蒸发。当液体蒸发时,残留于流路13的液体的浓度发生变化,对细胞的培养、观察而言并不优选。因此,向储液槽4注入用于控制板1的气氛的湿度的液体(例如水),贮存液体。由此,防止板1的气氛的湿度的降低,防止注入到板1的液体的蒸发。

在上框21的外侧面21d形成有朝向外侧突出的卡定突起31。在与X方向平行的外侧面21d,在X方向上等间隔地设置三个卡定突起31。三个卡定突起31中的正中的卡定突起31设于外侧面21d的X方向中央部。在与Y方向平行的外侧面21d,在Y方向中央部设有一个卡定突起31。另外,设于一个外侧面21d的卡定突起31的个数未被特别限定,只要至少设置一个即可。

如图4所示,卡定突起31的截面为大致三角形。卡定突起31的上部31a成为与XY平面大致平行的平坦面。卡定突起31的下部31b成为随着朝向+Z方向而向远离上框21的外侧面21d的方向延伸的倾斜面。

下框22整体呈矩形框状。即,具有下框22与上框21的保持体2呈中央区域贯通的矩形框状,能够从微流体器件100的上侧(+Z侧)照射光,在微流体器件100的下侧(-Z侧)分析透过了板1的流路13的光。下框22具有支承板221以及从支承板221的外周缘向Z方向立起的侧壁222。

侧壁222位于比板1的侧部1c以及上框21的外侧面21d靠外侧的位置,并且侧壁222的上端比上框21的上表面21a高。由此,侧壁222从侧方包围板1以及上框21。板1以及上框21从下框22的上方嵌入侧壁222内。

支承板221呈在中央部具有比板1的外形小的贯通孔22e的矩形框状。由此,支承板221能够与板1的第二主面1b的外周缘10b抵接,并从下方支承板1。

侧壁222具有下壁222a以及比下壁222a薄的上壁222b。上壁222b的外侧面比下壁222a的外侧面向内侧偏移。在上壁222b的外侧且下壁222a的上侧,能够配置从上方覆盖微流体器件100的罩(未图示)的侧面板。

在由下壁222a与支承板221形成的角部设有突出部223(参照图2)。突出部223是能够插入设于板1的凹部16、并能够与凹部16的底面接触的构造。由此,在将板1嵌入下框22时,通过以使板1的凹部16的底部与突出部223接触的方式进行按压,能够将板1相对于下框22定位。

在上壁222b上形成有贯通上壁222b的多个卡定孔32。在与X方向平行的上壁222b上,在X方向上等间隔地设置三个卡定孔32。三个卡定孔32中的正中的卡定孔32设于上壁222b的X方向中央部。在与Y方向平行的上壁222b上,在Y方向中央部设有一个卡定孔32。

卡定孔32设于与上框21的卡定突起31对应的位置,供卡定突起31插入。在卡定孔32的两侧形成有狭缝33。通过设置狭缝33,形成有卡定孔32的部分的上壁222b容易向外侧挠曲,因此容易将卡定突起31插入卡定孔32。

通过将卡定突起31插入卡定孔32,能够在将板1夹在上框21与下框22之间的状态下固定上框21与下框22。即,在本实施方式中,卡定突起31与卡定孔32相当于固定部件。

卡定孔32形成为,在由上框21与下框22夹着板1的状态下,从支承板221的上表面到卡定孔32的上缘部32a的高度与从支承板221的上表面到卡定突起31的上部31a的高度大致相同。由此,能够利用上框21按压板1的第一主面1a的外周缘10a,利用下框22按压板1的第二主面1b的外周缘10b,因此上框21、下框22以及板1成为一体,作为整体而被矫正形状。

上框21或下框22的材质例如可列举聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、环烯烃共聚物(COC)、环烯烃聚合物(COP)、聚苯乙烯(PS)、有机硅等树脂材料。在本实施方式中,在上框21以及下框22中使用了PS。

优选构成上框21及下框22的树脂的吸水率比构成板1的树脂的吸水率大、且板1的硬度比上框21及下框22的硬度硬。由此,即使上框21与下框22伴随着吸湿而发生比板1大的变形,由于板1比上框21及下框22硬,因此在由上框21与下框22夹着板1时,上框21及下框22以沿着板1的形状的方式变形,结果可抑制微流体器件100整体的变形。

微流体器件100例如在温度37度、湿度90%的条件下使用。本实施方式中使用的PS的吸水率比本实施方式中使用的COP的吸水率大。

另外,本发明中的“硬度”,由在把持固定部件的一边的状态下,相对于部件垂直地以一定的力按压与所述一边对置的边时的变形量δ的大小来评价。若为板1,则如图7所示,在把持固定与Y方向平行的一对边中的一个边的状态下,测量相对于板1垂直地(-Z方向)以一定的力按压另一个边时的变形量δ。此时,按压的区域为边的整个区域(图7的(a)所示的区域Ar1)、或者边的端部(图7的(a)所示的Ar2)。在按压区域Ar1来评价“硬度”的情况下,如图7的(b)所示,能够评价板1的高度方向(Z方向)的翘曲的矫正。另一方面,在按压区域Ar2来评价“硬度”的情况下,如图7的(c)所示,能够评价板1的底面的起伏的矫正。

若为上框21,则如图8所示,在把持固定与Y方向平行的一对边中的一个边的状态下,测量相对于上框21垂直地(-Z方向)以一定的力按压另一个边时的变形量δ。下框22也能够与上框21同样地评价“硬度”。

以上,基于附图对本发明的实施方式进行了说明,但应认为具体构成并不限于这些实施方式。本发明的范围不仅由上述的实施方式的说明表示,还由权利要求书表示,还包括与权利要求书等同的意思以及范围内的所有变更。

能够在其他任意的实施方式中采用在上述的各实施方式中所采用的结构。各部的具体构成并不仅限于上述的实施方式,在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变形。

(1)在上述实施方式的微流体器件100中,作为固定上框21与下框22的固定部件,示出了卡定突起31与卡定孔32的组合,但并不限定于此。作为固定部件,例如如图9所示,也可以是形成于下框22的侧壁222的上端的卡定爪34。通过将卡定爪34卡定于上框21的上表面21a,能够固定上框21与下框22。

(2)另外,作为固定上框21与下框22的固定部件,也可以是图10所示那样的螺钉35。图10的(a)是从下方观察微流体器件100的立体图,图10的(b)是包含螺钉35的剖面图。也可以构成为,通过设于下框22的螺钉35,将上框21牵引到下框22侧。由此,上框21与下框22在从上下夹着板1的状态下被相互固定。

(3)在上述实施方式的微流体器件100中,作为与板1的第二主面1b的至少外周缘10b抵接的第二保持部件,示出了下框22,但并不限定于此。作为第二保持部件,也可以是中央区域不贯通的矩形板状的保持部件。在该情况下,可以从微流体器件100的上侧照射光,使用在板1的流路13的内部反射后的光或散射后的光,进行细胞、组织的分析。

(4)在上述实施方式的微流体器件100中,示出了相对于一个流路13在直线状的流路13的端部分别连接有开口14的例子,但并不限定于此。流路13例如也可以是Y字状,在该情况下,相对于一个流路13,在Y字状的流路13的端部分别连接有开口14。流路13及开口14的形状、个数等能够适当设定。

(5)作为微流体器件的用途,以上叙述了细胞、组织的培养与分析。然而,本发明的微流体器件也能够用于细胞、组织的培养与分析以外。例如,本发明的微流体器件能够用于化学药品的混合、分离、反应、合成、提取或者分析等各种用途。

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