(57)【要約】【課題】マルチウェルチップを二つ用いて液体試料を分割する方法における、有効な分割法を開発する課題およびウェル容積による制限があるという課題並びに2つのマルチウェルチップを分離する際に生じる液体試料の相互汚染の発生という課題を解決できる手段の提供。【解決手段】(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有する基板、(2)前記複数のウェルの少なくとも一部に収納された、ウェル内で移動可能な可動部材、および(3)前記基板の複数のウェル開口を有する側の表面に被覆された、ウェル開口より径の小さいシート開口を各ウェル開口に対応する位置に有するシート部材、を含む液体分割用デバイス。前記シート開口は、前記可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、前記可動部材とシート開口とにより弁機能を有する。前記液体分割用デバイスを用いる、マルチウェルチップ内の試料を同時に分割可能とする液体分割方法。【選択図】図１
2014137287.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有する基板、
(2)前記複数のウェルの少なくとも一部に収納された、ウェル内で移動可能な可動部材、および
(3)前記基板の複数のウェル開口を有する側の表面に被覆された、ウェル開口より径の小さいシート開口を各ウェル開口に対応する位置に有するシート部材、
を含み、
前記シート開口は、前記可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、前記可動部材とシート開口とにより弁機能を有する、
液体分割用デバイス。
【請求項２】
前記シート開口は、ウェルに面する開口周辺近傍に、可動部材との連携による弁機能をより強化するための、可動部材の受け部分を有する請求項1に記載の液体分割用デバイス。
【請求項３】
(1)複数の貫通孔を有する基板、
(2)前記複数の貫通孔の少なくとも一部に収納された、貫通孔内で移動可能な可動部材、
(3)前記基板の複数の貫通孔開口を有する側の表面に被覆された、貫通孔開口より径の小さいシート開口を各貫通孔開口に対応する位置に有するシート部材、および
(4)前記シート部材を設けたと反対側の貫通孔開口に設けられた、前記可動部材の流出を防止する部材、
を含み、
前記シート開口は、前記可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、前記可動部材とシート開口とにより弁機能を有する、
液体分割用デバイス。
【請求項４】
前記シート開口は、貫通孔に面する開口周辺近傍に、可動部材との連携による弁機能をより強化するための、可動部材の受け部分を有する請求項3に記載の液体分割用デバイス。
【請求項５】
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップの少なくとも一部のウェルに液体を充填する工程、
(2)前記マルチウェルチップのウェルを有する面に、請求項1または2に記載の液体分割用デバイスのシート部材を対向させ、前記マルチウェルチップのウェルを有する面とシート部材の対向面と密着させる工程、
(3)前記液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートの少なくとも一部のウェルに、シート開口が可動部材により封止されていない状態で、前記マルチウェルチップのウェルから液体を移送する工程、
(4)前記液体分割用デバイスのシート開口を可動部材により封止する工程、
(5)前記液体分割用デバイスと前記マルチウェルチップを分離する工程、
を含む液体の分割方法。
【請求項６】
(6)工程(5)において、分離した前記液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートのウェルから液体を回収する工程、をさらに含む請求項5に記載の液体の分割方法。
【請求項７】
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップAのウェルを有する面に、請求項3または4に記載のデバイスの可動部材流出防止部材を対向させ、前記マルチウェルチップAのウェルを有する面と可動部材流出防止部材の対向面と密着させる工程、
(2)工程(1)におけるマルチウェルチップAとは別体である、少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップBの少なくとも一部のウェルに液体を充填する工程、
(3)マルチウェルチップBのウェルを有する面に、前記マルチウェルチップAと密着させたデバイスのシート部材を対向させ、前記マルチウェルチップBのウェルを有する面とシート部材の対向面と密着させる工程、
(4)前記マルチウェルチップAの少なくとも一部のウェルに、前記デバイスのシート開口が可動部材により封止されていない状態で、前記マルチウェルチップBのウェルから液体を移送する工程、
(5)前記デバイスのシート開口を可動部材により封止する工程、
(6)前記マルチウェルチップAとBを分離する工程、
を含む、但し、工程(1)及び(2)の先後は問わない、液体の分割方法。
【請求項８】
(7)工程(6)において、分離した前記マルチウェルチップAのウェルから液体を回収する工程、をさらに含む請求項6に記載の液体の分割方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微量液体試料の分割用デバイスおよび微量液体試料の分割方法に関する。より詳細には、多数のウェル中に存在する微量の液体試料の一部を一斉に分割することを可能とする微量液体試料の分割用デバイス、およびこのデバイスを用いて微量の液体試料を分割する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクリーニングの分野では、多種多様で微量な液体試料を並列的に取り扱う技術が求められている。液体試料の定量的分割は中心的技術の一つである。現在、ウェル容量が大きく、並列性も低いマイクロプレートが多用されており、分割操作は手動多連ピペットや自動ロボットによって行われている。しかし、操作の煩雑性、効率性、経済性などの観点から新しいデバイスおよび操作技術の開発が期待されている。
【０００３】
本発明者らは、多数の微量液体試料を多段階に取り扱うデバイスとしてMMV(Multi Micro Vessel、多重並列微小容器)チップを開発した(図１５、特許文献1参照)。このチップは、例えば、1インチ角に1024個のウェル(典型的にはウェル直径約0.6mm、深さ約2mm、容積約0.5マイクロリットル)をマトリクス状に有している。そして、このチップを2つ、互いが有するガイドピンを利用して各チップのウェルの開口面を合わせると、双方の全ウェルの開口部が互いに向き合って重なるように設計することができる(図１６参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】WO2006/088162 A1
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
MMVに充填された液体試料の一部を分割する必要があるときは、一方のMMVのウェル容積を他方のMMVのウェル容積より小さいMMVを準備し、ウェル容積の大きいMMVからウェル容積の小さいMMVに遠心により液体試料を部分的に移送することができる。
【０００６】
しかし、上記方法では、ウェル容積の異なる二種類のMMVチップを準備する必要がある。さらに、上記方法では、ウェル容積の小さいMMVからウェル容積の大きいMMVへ液体試料の一部を分割することはできない。加えて、遠心により液体試料を部分的に一方のMMVから他方のMMVに移送した後、2つのMMVを分離する際に、液滴の飛散や毛細管現象による試料の相互汚染が発生する場合があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記MMVのようなマルチウェルチップのような微量液体試料を格納できる多数のウェルを有するマルチウェルチップを二つ用いて、液体試料を分割するに際して、二つのマルチウェルチップが有するウェル容積による制限があるという課題および2つのマルチウェルチップを分離する際に生じる液滴の飛散や毛細管現象による試料の相互汚染の発生という課題を解決できる、新たな液体分割用のデバイス及びこのデバイスを用いる液体分割方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、微量液体試料を格納できる多数のウェルを有するマルチウェルプレートの一方のウェルに所定容量の可動部材を収納し、ウェルの開口に可動部材による封止が可能な開口を設けて可動部材と連携して弁機能を付与することで、上記課題を解決した。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の液体分割用デバイスを用いることで、MMVチップのような微量液体試料を格納できる多数のウェルを有するマルチウェルチップと組み合わせて、液体試料を分割するに際して、マルチウェルチップが有するウェル容積による制限があるという課題および2つのマルチウェルチップを分離する際に生じる液滴の飛散や毛細管現象による試料の相互汚染の発生という課題を解決できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の一例の概念図を示す。
【図２】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の一例の概念図を示す。
【図３】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の一例の概念図を示す。
【図４】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の一例の概念図を示す。
【図５】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（分割用デバイスへの液体試料移送操作）の説明図を示す。
【図６】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（分割用デバイスの弁の封鎖操作）の説明図を示す。
【図７】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（MMV中に残る液体試料移送操作）の説明図を示す。
【図８】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（分割用デバイスとMMVとの分離操作）の説明図を示す。
【図９】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（シリンジを用いる分割用デバイス中の液体試料の採取操作）の説明図を示す。
【図１０】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作（磁石を用いる分割用デバイス中の液体試料の採取操作）の説明図を示す。
【図１１】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作例の説明図を示す。
【図１２】本発明の液体分割用デバイス（第１の態様）の使用操作例の説明図を示す。
【図１３】本発明の液体分割用デバイス（第２の態様）の一例の概念図を示す。
【図１４】実施例で得られた蛍光性色素溶液の分離結果を示す蛍光画像。
【図１５】特許文献1に記載のMMVチップの写真。
【図１６】特許文献１に記載のMMVチップにおける液体試料分配の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の第１の態様は、
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有する基板、
(2)前記複数のウェルの少なくとも一部に収納された、ウェル内で移動可能な可動部材、および
(3)前記基板の複数のウェル開口を有する側の表面に被覆された、ウェル開口より径の小さいシート開口を各ウェル開口に対応する位置に有するシート部材、
を含み、
前記シート開口は、前記可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、前記可動部材とシート開口とにより弁機能を有する、
液体分割用デバイスである。図1に本発明の分割用デバイスの概念図を示す。
【００１２】
(1)ウェルを有する基板
少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有する基板は、所謂マルチウェルプレートであり、例えば、前述のMMVチップであることができるが、それ以外に公知の96穴、384穴、1536穴等のマイクロプレートであってもよい。
【００１３】
マルチウェルプレートは、少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有する基板からなる。複数のウェルは、マルチウェルプレートの表裏両主表面に設けられても良いし、いずれか一方の主表面だけに設けられても良い。マルチウェルプレートの一方の主表面に設けられるウェルの数には特に制限はないが、例えば、平方インチ(2.5×2.5cm2)当たり1000個以上であり、平方インチ(2.5×2.5cm2)当たり1000〜100，000の範囲とすることができる。ウェルの数は、マルチウェルプレートを用いる目的に応じて適宜決定できる。
【００１４】
ウェルの内容量には特に制限はなく、基板の大きさ、ウェルの数、反応(液体の容量)等を考慮して、適宜決定される。ウェルの内容量は、例えば、0.01μL以上、10μL以下であることができ、1μL以下であることもでき、さらに0.05μL以下であることもできる。基板の材質には特に制限はなく、例えば、プラスチック、シリコン、ゲル等からなることができる。
【００１５】
前記ウェルは、ウェルの開口が上向きの状態で、マルチウェルプレートを静置したときには、ウェルの開口がウェルに充填されるべき液体で覆われても、ウェル内に液体は注入されない、寸法、形状および表面状態を有することもできる。ウェルの開口がある程度の大きさを有する場合、ウェルを設けた主表面に一定量以上の液体を置けば、液体は自然とウェル内に流れ込み、充填される。本発明の液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートのウェルの開口は、このようなウェルを設けた主表面に一定量以上の液体を置けば、液体は自然とウェル内に流れ込み、充填されるものも含む。しかるに、ウェルの開口の寸法が一定以下になると、表面張力により、液体は自然にはウェル内に流れ込まず、マイクロシリンジや遠心力等を使用して、注入する必要がある。このような現象は、ウェルの開口の寸法のみならず、ウェルの開口の形状およびウェルの開口およびウェル内の親液性、濡れ性などの表面状態(特に、開口に近い部分の表面状態)によっても生じる。さらには、ウェル内に注入しようとする液体(液体)の物性よっても、このような現象は生じる。本発明の液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートは、このように、ウェルを設けた主表面に一定量以上の液体を置いても、液体が自然にはウェル内に流れ込まない、マルチウェルプレートであってもよい。このようなマルチウェルプレートであっても、後述する方法でウェル内の液体を分割することできる。
【００１６】
ウェルを設けた主表面に一定量以上の液体を置いても、液体が自然にはウェル内に流れ込まないウェルは、ウェルの寸法、形状および表面状態により決まるが、例えば、ウェルの開口の最大内径が、5mm以下である場合、ほとんどの場合、液体は自然にはウェル内に流れ込まない。さらに、3mm以下である場合、通常、液体は自然にはウェル内に流れ込まない。ウェルの開口の最大内径が、1mm以下である場合、液体が自然とウェル内に流れ込むことはない。ウェルの開口の最大内径が、1mm以下である場合、ウェルの開口の最大内径は、例えば、0.1〜0.9mm、好ましくは0.4〜0.8mmの範囲であることができる。一方、ウェルを設けた主表面に一定量以上の液体を置いても、液体が自然にウェル内に流れ込むウェルは、ウェルの寸法、形状および表面状態により決まるが、例えば、ウェルの開口の最大内径が、5mmを超える場合、ほとんどの場合、液体は自然にウェル内に流れ込む。但し、液体が自然にウェル内に流れ込むか流れ込まないかは、ウェルの寸法のみではなく、ウェルの形状およびウェルの表面状態や、液体の種類により決まる。
【００１７】
ウェルの開口の形状には特に制限はないが、例えば、円形、方形（正方形、長方形）、菱形、多角形（例えば、六角形、八角形等）等であることができる。さらに、ウェルの開口は、突出した端(リップ)のあるものや、逆に端を面取りしたものであることもできる。
【００１８】
ウェルの深さ(開口から底までの長さ)は、ウェルの開口の寸法とウェル内に充填する液体の容量等を考慮して、適宜決定される。ウェルの開口寸法やウェル内壁の親液性にもよるが、一般に、ウェルの開口の寸法に対するウェルの深さの割合が大きいほど、液体はウェル内に充填されにくい。ウェルの開口の寸法に対するウェルの深さの比率は、例えば、１〜１０の範囲であることができ、２〜８の範囲であることが好ましく、２．５〜５の範囲であることがより好ましい。但し、ウェルの深さは、あくまでもウェル内に充填されるべき液体の容量とウェルの開口の寸法を考慮して適宜決定されるものであり、ウェルの開口の寸法に対するウェルの深さの比率が、１０を超えても、液体の分割は可能である。
【００１９】
マルチウェルプレートのウェルパターン、ウェル形状、ウェルサイズは、具体的には、例えば、ウェルの配置:正方形パターン(N個×N個)、1インチ平方当たりのウェル数:64から4096個、ウェルの直径(mmφ):0.1〜2、ウェルの深さ(mm):0.2〜2、ウェルの形状:円筒(但し、四角柱等の多角柱であることもできる)であることができる。但し、これらはあくまでも例示であり、これらに限定する意図ではない。
【００２０】
マルチウェルプレートを構成する基板の厚みは、上記ウェルの深さと、マルチウェルプレートに要求される強度、特に、ウェルの底に要求される強度を考慮して、適宜決定される。通常、基板の厚みは、上記ウェルの深さと同程度以上であることが適当である。
【００２１】
(2)可動部材
本発明の液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートは、前記基板が有する複数のウェルの少なくとも一部にウェル内で移動可能な可動部材が収納される。可動部材は、ウェル内に収納されることで、ウェルに収容できる液体試料の容量を変えることができ、即ち、比較的大容積の可動部材をウェルに収容すれば、ウェルに収容できる液体試料の容量は減少し、比較的小容量の可動部材をウェルに収容すれば、ウェルに収容できる液体試料の容量は増大する。従って、ウェルに収納する可動部材の容量を変更することで、液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートが有するウェルの容量を変更することなく、ウェルに収容できる液体試料の容量を調整できる。
【００２２】
さらに、可動部材は、ウェル内で移動可能なものとすることで、後述のシート開口と連携して弁機能を発揮し、後述するように、2つのMMVなどのチップを分離する際に生じる液滴の飛散や毛細管現象による試料の相互汚染の発生という課題を解決できる。
【００２３】
可動部材は、ウェル内での移動の容易さやシート開口と連携して確実に弁機能を発揮するという観点から、例えば、回転体、望ましくは球状(真球状、長球状など)であることができる。可動部材の材質は、ウェルに収納する液体試料に対して不活性なものであることが適当であり、例えば、金属類、無機材料、セラミクス類、プラスチック類、エラストマー類等、望ましくは、金属類、特に常磁性金属、特に常磁性を有するステンレス類である。可動部材が、常磁性金属であることが、本発明の液体分割用デバイスに対して、外部から磁石を用いるなどして、磁気的な力を作用させることで、可動部材を意図的に移動させることができる。また、可動部材が磁性を示す場合にも、同様に、外部から磁石や常磁性金属を用いることで、可動部材を意図的に移動させることができる。
【００２４】
可動部材とウェルの大きさの関係は、例えば、ウェルの形状は、円筒または四角柱であり、ウェルのサイズは、円筒状の場合、直径 0.1mmφ〜30mmφ、四角柱の場合、0.1mm×0.1mm〜30mm×30mmであることができる。それに対して、可動部材のサイズは、例えば、ウェルのサイズの50〜99%、好ましくは70〜95%、より好ましくは80〜90%のサイズを有するものであることが、ウェル内の移動が容易にできるという観点から適当ある。但し、これらの範囲に限定される意図ではない。ウェルが円筒状の場合、可動部材は球状または円筒状であり、球状または円筒状可動部材の直径(円筒状の場合は横断面の直径)は、例えば、 0.1mmから30mmの範囲であり、かつウェルに収まり、ウェル内を移動可能なサイズとすることができる。ウェルが四角柱の場合、可動部材は球状、円筒状または多角柱状(例えば、四角柱状)であり、球状または円筒状可動部材の直径(円筒状の場合は横断面の直径)及び多角柱状可動部材の横断面の最大寸法は、例えば、0.1mmから30mmの範囲であり、かつ、ウェルに収まり、ウェル内を移動可能なサイズとすることができる。
【００２５】
(3)シート部材
本発明の液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートは、ウェル開口より径の小さいシート開口を各ウェル開口に対応する位置に有するシート部材を、前記基板の複数のウェル開口を有する側の表面に被覆する。シート部材は、ウェル開口より径の小さいシート開口を各ウェル開口に対応する位置に有する。但し、液体分割を行わないウェルに対応する部分については、シート部材はシート開口を有さないものであっても良い。シート開口は、可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、それにより可動部材とシート開口とが連携して弁機能を発揮する。
【００２６】
シート部材は、金属類、無機材料、プラスチック類、ゴム類、またはこれらの材料の複合材料で構成されることができる。但し、これらの材料に限定される意図ではない。シート部材は、厚さが例えば、0.01mmから5mmの範囲、好ましくは0.1〜1mmであることができる。シート部材の開口(シート開口)は、シート部材に所定の寸法および形状を有するように設けられる。所定の寸法および形状は、可動部材とシート開口とが連携して弁機能を発揮するような寸法および形状である。可動部材が球体の場合には、シート開口の形状は、円形であり、かつシート開口の寸法は可動部材の直径より小さい。具体的には、シート開口の大きさは、可動部材が球体の場合、可動部材のサイズの20%〜99%であることができ、好ましくは30〜90%、より好ましくは50〜80%である。可動部材が球体以外の場合も、可動部材とシート開口とが連携して弁機能を発揮するように、シート開口の寸法および形状は、適宜決定できる。
【００２７】
シート開口は、可動部材との連携による弁機能をより強化するため、即ち、可動部材によるシート開口の封止性に優れ、かつ封止を解除する際には、可動部材のシート開口から容易に脱離し得る形状や構造を有することが好ましい。そのような観点から、シート開口は、ウェルに面する開口周辺近傍に可動部材の受け部分を有することが好ましい。可動部材の受け部分の例を図２および図３に示す。図２および図３の上図は、本発明の液体分割用デバイスの縦断面図であり、図３の下図は、図３の上図で用いられる可動部材の受け部分の平面図である。図３(A)の下図では、可動部材の受け部分とシートの平面形状が略同一であり、可動部材の受け部分のみが現れている。図３(B)の下図では、可動部材の受け部分がシート開口近傍のシートの一部にのみ設けられている。可動部材の受け部分の材質は、例えば、金属類、無機材料、プラスチック類、ゴム類、または複合材料であり、可動部材によるシート開口の封止性に優れ、かつ封止を解除する際には、可動部材のシート開口から容易に脱離し得るという観点から、可動部材の受け部分の材質は、弾力性を有するものであることが好ましく、望ましくは例えば、ゴム類である。受け部分の厚さは、例えば、0.01mmから5mm、好ましくは0.1〜1mmであることができる。
【００２８】
尚、本発明の液体分割用デバイスにおいては、可動部材の受け部分を別途設けることなく、シート開口近傍のシート部材が可動部材の受け部分を兼ねても良いし、シート部材に可動部材の受け部分を組み合わせても良い。シート部材並びに併用する場合は可動部材の受け部分及びシート部材は、基板に対して脱着可能でも良いし、可動部材をウェルに収納後、基板に固定しても良い。可動部材の受け部分は、シート部材の全部に固定されても良い(図3(A)参照)が、またはシート部材の一部に固定されても良い(図3(B)参照)。
【００２９】
シート開口または可動部材の受け部分の穴の形状は、図4に縦断面を示すように、(A)円筒形、(B)円錐形、(C)すり鉢状、(D)2段階に開口形が異なる形状などを挙げることができる。但し、これらの限定される意図ではない。可動部材の形状や本発明の液体分割用デバイスの使用態様を考慮して、適宜決定できる。
【００３０】
本発明の液体分割用デバイスは、液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレート(基板)の所定のウェルに可動部材を収納し、その上で、シート部材をウェル開口側の表面を被覆するように敷設することで形成できる。マルチウェルプレートが有するウェルの開口は、例えば、1mmφ以下と比較的小さい場合もあり、このウェルに対応する可動部材も小さい粒子である。そのような小さい粒子である可動部材をウェルに充填するには、例えば、玉皿(マルチウェルプレートと同様のピッチで可動部材(例えば、ボール)が規定量しか入らないくぼみを有するプレート)にボール等を入れて、一斉にマルチウェルプレートのウェルに投入することで実施できる。但し、ウェルへの可動部材の収納方法については限定はない。後述するように、1つのウェルに対して、1つの可動部材を収納することができるが、1つのウェルに対して、例えば、ウェルに収納し得る溶液の容量を調製する目的で、2つ以上の可動部材を収納することもできる。また、1つのマルチウェルプレートにおいて、異なるウェルで異なる個数の可動部材を収納して使用することもできる。
【００３１】
また、シート部材は、シート部材を構成する材質の密着力を利用して、マルチウェルプレートの表面に貼り合わせることができ、あるいは、貼り合わせには接着剤を用いる、熱圧着等で貼り合わせる、なども可能である。シート部材を、ゴム類などの密着力で貼り付けた場合には、分割操作後にマルチウェルプレートとシート部材とを剥がすことができる。また、シート部材を多孔性(多孔の各部分が閉鎖しているもの)である場合、シート部材を基板に圧着して、多孔の吸引力(吸盤力)により、貼り合わせ状態を維持することもできる。
【００３２】
本発明の液体分割用デバイスは、繰り返し使用することもでき、その場合、使用後に液体分割用デバイスを超音波洗浄などによって洗浄することができる。
【００３３】
本発明は、下記工程(1)〜(5)を含む、上記本発明の第１の態様の液体分割用デバイスを用いた液体の分割方法を包含する。
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップの少なくとも一部のウェルに液体を充填する工程、
(2)前記マルチウェルチップのウェルを有する面に、本発明の第１の態様の液体分割用デバイスのシート部材を対向させ、前記マルチウェルチップのウェルを有する面とシート部材の対向面と密着させる工程、
(3)前記液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートの少なくとも一部のウェルに、シート開口が可動部材により封止されていない状態で、前記液体分割用デバイスを構成するマルチウェルチップのウェルから液体を移送する工程、
(4)前記液体分割用デバイスのシート開口を可動部材により封止する工程、
(5)前記液体分割用デバイスと前記マルチウェルチップを分離する工程。
本発明の上記液体の分割方法は、(6)工程(5)において、分離した前記液体分割用デバイスを構成するマルチウェルプレートのウェルから液体を回収する工程、をさらに含むことができる。
【００３４】
以下に、本発明の第１の態様の液体分割用デバイスを用いた上記本発明の液体の分割方法について、マルチウェルチップ、例えば、MMV中の液体試料の分割方法を例に、以下に説明する。
１．液体試料の入ったMMVと本発明の液体分割用デバイスを孔の位相が合うように密着させ、遠心力によって試料の一部を本発明の液体分割用デバイスに移送する。(図5参照)
【００３５】
２．MMVと本発明の液体分割用デバイスを合わせたまま、本発明の液体分割用デバイスを上にしてシート開口(パッキン孔)を可動部材(ボール弁)が塞ぐようにする。場合によっては、可動部材(ボール弁)の素材に常磁性物質を使用することにより磁石を用いて磁場で誘導することもできる。(図6参照)
【００３６】
３．この上下配置を保ったまま遠心重力により、MMVに残存する試料のみをMMVの底に収集する。この際、本発明の液体分割用デバイスに入った液体試料は可動部材(ボール弁)の働きにより本発明の液体分割用デバイスに保持される。(図7参照)
【００３７】
４．本発明の液体分割用デバイスのシート部材(パッキン)とMMVの間で、分割デバイスとMMVを分離することにより液体試料の分割は完了する。この際、シート部材(パッキン)とMMVの密着部分には液体試料が存在しないため、試料の相互汚染は回避される。(図8参照)
【００３８】
５．本発明の液体分割用デバイス中の試料へのプレート外からのアクセスは、遠心力によりシート開口(パッキン孔)から可動部材(ボール弁)を開放することにより可能となり、シリンジ等で各試料を採取することができる。(図9参照)
【００３９】
場合によっては、可動部材(ボール弁)の素材に常磁性物質を使用することにより、磁石を用いて磁力で可動部材(ボール弁)をシート開口(パッキン孔)から開放し、磁力で可動部材(ボール弁)を吸着した状態で遠心力により液体試料を別のMMVに一斉に回収することも可能である。(図10参照)
【００４０】
本発明の液体分割用デバイスの基板がMMVであり、可動部材として球体(ボール)を用いた場合の可動部材のサイズと投入個数における移送可能な試料容積との関係を以下の表1に示す。図11に説明図を示す。図中、標準MMVはウェル容量が0.50μLである標準タイプのMMVであり、7割MMVはウェル容量が0.34μL(標準MMVの約7割)であるMMVである。各MMVにおいて可動部材であるボールのサイズと投入個数を変動させることで、移送試料容積を変化させることができる。
【００４１】
【表１】
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【００４２】
1) 液体分割用デバイスの一部のウェルに弁機能を有する場合
図12(1)参照:本発明の液体分割用デバイスを用いて分割操作を施すことにより、液体分割用デバイスの特定領域(本発明の液体分割用デバイスの弁機能保有領域)の試料を分割することができる。
図12(2)参照:本発明の液体分割用デバイスは、特定のウェルに試料を投入できる「升」としても使用できる。図12の(2) には、図12の(1)において、本発明の液体分割用デバイス側に分け取った試料を磁石による弁の誘導と遠心により、別の新しいMMV(下側)に移送した状態を示す。
このような機能は、一つの液体分割用デバイス上で特定領域毎に投入濃度依存性の効果を調べたい場合やコントロールを含めたい場合に有効である。
また、液体分割用デバイス中の全てのウェルにおいて組み合わせ的に異なる組成条件を作成する方法(２N法)にも応用することができる。
【００４３】
2) 可動部材やシート開口の形状の差異による効果
図12(3)参照:一つの本発明の液体分割用デバイスにおいて可動部材のサイズを変化させること(それに応じてシート開口サイズ変化)で、液体分割用デバイス中に確保される溶液体積を変化させることができ、結果的にMMVに分割される溶液の体積に差が発生する。
図12(4)参照:本発明の液体分割用デバイスは、投入容量に差をつけた升としても使用できる。図12の(4) には、図12の(3)において、本発明の液体分割用デバイス側に分け取った試料を磁石による弁の誘導と遠心により、別の新しいMMV(下側)に移送した状態を示す。
これらの機能を用いることによって、例えば、一枚の液体分割用デバイス上で試薬の投入量の依存性を検討することができる。
【００４４】
本発明の第２の態様は、
(1)複数の貫通孔を有する基板、
(2)前記複数の貫通孔の少なくとも一部に収納された、貫通孔内で移動可能な可動部材、
(3)前記基板の複数の貫通孔開口を有する側の表面に被覆された、貫通孔開口より径の小さいシート開口を各貫通孔開口に対応する位置に有するシート部材、および
(4)前記シート部材を設けたと反対側の貫通孔開口に設けられた、前記可動部材の流出を防止する部材、
を含み、
前記シート開口は、前記可動部材により封止可能な寸法および形状を有し、前記可動部材とシート開口とにより弁機能を有する、
液体分割用デバイスである。本発明の第２の態様の液体分割用デバイスの断面模式図を図１３に示す。
【００４５】
本発明の第２の態様の液体分割用デバイスにおいては、本発明の第１の態様の液体分割用デバイスにおける複数のウェルを有する基板の代わりに、複数の貫通孔を有する基板を用い、かつ(4)前記シート部材を設けたと反対側の貫通孔開口に可動部材の流出を防止する部材が設けられる。基板のウェルが貫通孔に変わり、かつ可動部材の流出防止部材を用いる点が異なり、その他は同様である。
【００４６】
可動部材の流出防止部材は、貫通孔内に収納された可動部材が貫通孔からの流出を防止できるものであれば良く、例えば、可動部材が通り抜けられない寸法および形状を有する目を有するメッシュ状の部材であることができる。
【００４７】
本発明の第２の態様の液体分割用デバイスは、単独では使用せず、図１３に示すように、MMVのような従来のマルチウェルチップの開口側表面に可動部材の流出防止部材側の表面を重ねて、この組合せで、本発明の第１の態様の液体分割機能を有する液体分割用デバイスと同様に使用することができる。可動部材の流出防止部材側の表面には、重ね合わせるマルチウェルプレートとの間の接触を密にするために、ゴム製等の弾力性があり、ウェルの開口を閉鎖しないように設けられた開口を有するシートを介在させることもできる。液体分割用デバイスとマルチウェルチップとの組立体は、必要により、固定治具で固定することもできる。
【００４８】
本発明は、下記工程(1)〜(6)を含む、上記本発明の第２の態様の液体分割用デバイスを用いた液体の分割分割方法を包含する。
(1)少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップAのウェルを有する面に、本発明の第２の態様の液体分割用デバイスの可動部材流出防止部材を対向させ、前記マルチウェルチップAのウェルを有する面と可動部材流出防止部材の対向面と密着させる工程、
(2)工程(1)におけるマルチウェルチップAとは別体である、少なくとも一方の主表面に複数のウェルを有するマルチウェルチップBの少なくとも一部のウェルに液体を充填する工程、
(3)マルチウェルチップBのウェルを有する面に、前記マルチウェルチップAと密着させたデバイスのシート部材を対向させ、前記マルチウェルチップBのウェルを有する面とシート部材の対向面と密着させる工程、
(4)前記マルチウェルチップAの少なくとも一部のウェルに、前記デバイスのシート開口が可動部材により封止されていない状態で、前記マルチウェルチップBのウェルから液体を移送する工程、
(5)前記デバイスのシート開口を可動部材により封止する工程、
(6)前記マルチウェルチップAとBを分離する工程。
尚、工程(1)及び(2)の先後は問わず、2つの工程を並行して行うこと、工程(1)を先に実施し、工程(2)の後から実施すること、または工程(2)を先に実施し、工程(1)の後から実施することの何れも可能である。
【００４９】
上記液体分割方法は、(7)工程(6)において、分離した前記マルチウェルチップAのウェルから液体を回収する工程、をさらに含むこともできる。
【００５０】
上記本発明の第２の態様の液体分割用デバイスを用いた液体の分割分割方法は、本発明の第１の態様のマルチウェルチップを用いた液体の分割分割方法と、マルチウェルチップの代わりに、工程(1)で組み立てた、前記マルチウェルチップAのウェルを有する面と液体分割用デバイスの可動部材流出防止部材の対向面と密着させたものを用いること以外は、同様に実施できる。マルチウェルチップAと液体分割用デバイスの組み立ては前述のとおりである。
【実施例】
【００５１】
以下に実施例について説明する。
１．MMVに蛍光性有機分子フルオレセイン水溶液(3μM)を充填しておき、その一部を本発明のマルチウェルチップ(基板として7割MMV を用い、可動部材として0.4mmボール1個を各ウェルに使用)に移送後、MMVに残存する試料の蛍光イメージを観測することにより、試料分割の効率等を確認した。また、試料分割前後の重量計測による試料移送効率も確認した。
【００５２】
図14の左図は、フル充填試料画像(最初に液体試料を充填したMMV側の画像)であり、右図は、本発明の液体分割用デバイスを用いて、上記液体試料を充填したMMVから液体試料を分割した後のMMVの画像である。両者の比較からMMV全面にわたって効率よく試料分割(本発明の液体分割用デバイスへの液体試料移送)が行われていることが確認された。尚、一部のウェルに不均一な蛍光シグナルが認められるが、シート開口の削孔不備およびアッセンブリ時のシート開口の歪みに基因するものであると考えられ、加工精度を向上させることで解消可能である。
また、以下に示すように重量測定によりほぼ理論通りの試料移送が行われていることが確認された。
【００５３】
投入試料重量  0.494g
移送試料重量  0.346g
残留試料重量  0.137g
合計          0.483g  
回収率        98%
【産業上の利用可能性】
【００５４】
医薬品のスクリーニング、微生物生態系の同定、生物の分類、変異原性物質の検定。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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