JP7833302B2

JP7833302B2 - インターフェースおよび流路デバイス

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Publication number: JP7833302B2
Application number: JP2022023062A
Authority: JP
Inventors: 航一小野
Original assignee: Enplas Corp
Current assignee: Enplas Corp
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2022-02-17
Publication date: 2026-03-19
Anticipated expiration: 2042-02-17
Also published as: US20230256433A1; JP2023119926A

Description

本発明は、流路チップに接触し、流路チップの流路と外部機器とを接続するためのインターフェース、および当該インターフェースを有する流路デバイスに関する。

近年、タンパク質や核酸等の微量な物質の分析を高精度かつ高速に行うために、流路チップが使用されている。流路チップは、分析に必要な試薬および試料の量が少なくてもよいという利点を有しており、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途での使用が期待されている。特許文献１に示されるように、流路チップには、通常、流路チップ内の流体を移動させるための外部機器（例えばチューブやポンプなど）が接続される。

特開２０１７－１６６９８９号公報

図１に示されるように、特許文献１に示される微細流路１を有するマイクロ流路チップ２は、外部機器（チューブ）１３がマイクロ流路チップ２の表面側から接続されており、チューブ１３が表面から突出する。このようにチューブ１３が突出すると、マイクロ流路チップ２の取扱いが困難になる。たとえば、マイクロ流路チップ２の表面側から光学顕微鏡などでマイクロ流路チップ２の微細流路１を観察したいときに、チューブ１３と光学顕微鏡が干渉してしまい、観察が困難になることがある。

本発明の目的は、流路チップの表面からの外部機器の突出を抑制できる、流路チップの流路と外部機器とを接続するためのインターフェースを提供することである。

本発明のインターフェースは、流路チップに接触し、前記流路チップの流路と外部機器とを接続するためのインターフェースであって、弾性を有する第１部材と、前記第１部材を支持する第２部材と、を有し、前記第１部材は、前記流路と連通するための第１流路と、前記外部機器と連通するための第２流路と、を有し、前記第１流路と前記第２流路とが連通しており、前記第２流路は、前記インターフェースを前記流路チップに接触させた状態で平面視したときに、前記第１流路側の端部から前記外部機器側の端部に向かうにつれて前記流路チップの重心から離れるように配置されている。

本発明の流路デバイスは、流路と、前記流路と、外部機器とを接続するためのインターフェースと、を有する、流路デバイスであって、前記インターフェースは、弾性を有する第１部材と、前記第１部材を支持する第２部材と、を有し、前記第１部材は、前記流路と連通するための第１流路と、前記外部機器と連通するための第２流路と、を有し、前記第１流路と前記第２流路とが連通しており、前記第１流路の中心軸と、前記第２流路の中心軸とのなす角度が１８０°未満であり、前記第２流路は、前記インターフェースを前記流路に接続させた状態で平面視したときに、前記第１流路側の端部から前記外部機器側の端部に向かうについれて前記流路デバイスの重心から離れるように配置されている。

本発明によれば、流路チップの表面からの外部機器の突出を抑制できる、流路チップの流路と外部機器とを接続するためのインターフェースを提供することができる。

図１は、特許文献１のマイクロ流路チップを示す図である。図２Ａは、インターフェースの斜視図を示し、図２Ｂは、インターフェースの断面斜視図である。図３Ａ、Ｂ、Ｃは、実施の形態１に係るインターフェースの断面図である。図４Ａは、実施の形態２に係るインターフェースの断面図であり、図４Ｂは、実施の形態３に係るインターフェースの断面図である。図５Ａは、実施の形態４に係るインターフェースの断面図であり、図５Ｂは、実施の形態５に係るインターフェースの断面図である。

［本発明のインターフェースおよび流路デバイス］
本発明のインターフェースは、流路チップ２０内の流路２１と外部機器とを接続し、流路内の流体を移動させるために用いることができる。ここで外部機器とは、ポンプなどの装置や、容器やチューブなどの器具を意味する。本発明のインターフェースは、流路チップ２０の一部であってもよいし、流路チップ２０と別体であって流路チップ２０と接触して用いられるものであってもよい。

図２Ａ、Ｂは、流路チップ２０と、流路チップ２０と組み合わせて用いられるインターフェース１０とを有する流路デバイス３０の一例を示す斜視図である。図２Ｂでは、インターフェース１０および流路チップ２０の断面も示している。インターフェース１０は、第１部材１１および第２部材１２を有し、第１部材１１は、外部機器（例えばチューブ）１３０と接続されている。この例では、チューブ１３０は、例えばポンプ、シリンジなどの動力源に接続されている。外部機器１３０およびインターフェース１０を介して、流路チップ２０の流路２１内の流体（例えば、気体、液体）に陰陽の圧力を加え、流体を移動させることができる。

以下、実施の形態１～５に係るインターフェースについて説明する。なお、実施の形態１～４に係るインターフェースは、流路チップ２０と別体であって流路チップ２０と接触して用いられるインターフェースであり、実施の形態５に係るインターフェースは、流路チップ２０の一部であるインターフェースである。

［実施の形態１］
図３Ａは、実施の形態１に係るインターフェース１００の断面図を示す。

インターフェース１００は、第１部材１１０と第２部材１２０とを有し、第２部材１２０は第１部材１１０を支持している。本実施の形態において、第１部材１１０と第２部材１２０とは、２色成形またはインサート成形によって形成されることが好ましい。

第１部材１１０と第２部材１２０とが、インサート成形によって形成される場合、第１部材１１０がインサート品であり、型に挿入された第１部材１１０の周りに第２部材１２０を成形する材料が充填される。これにより、第２部材１２０によって第１部材１１０が支持される。また、本実施の形態において、図３Ａに示されるように、流路チップ２０と接する面とは反対側の面に、外部からの圧力および／または熱を加えるための平面を有する。具体的には、第１部材１１０および第２部材１２０は、流路チップ２０の底面に対して略平行に広がる同一面を、インターフェース１００の表面側に形成する。

第１部材１１０は、流路チップ２０の流路２１と外部機器１３０とを接続する。第１部材１１０は、ガスケットとしても機能するため、弾性を有する。第１部材１１０の材料の例には、エラストマー、樹脂などが含まれる。第１部材１１０の数および位置は、特に制限されず、流路チップ２０の流路２１の開口部の数および位置などに応じて適宜設定される。

第１部材１１０は、図３Ａに示されるように、第１流路１１１と第２流路１１２とを有し、第１流路１１１と第２流路１１２とは連通している。第２流路１１２は、インターフェース１００を流路チップ２０に接触させた状態で平面視したときに、第１流路１１１側の端部から、外部機器１３０側の端部に向かうにつれて流路チップ２０の重心から離れるように配置されている。これにより、第２流路１１２に接続された外部機器（例えばチューブ）１３０が流路チップ２０の表面から突出するように配置されることを防ぐことができる。

具体的には、第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度は１８０°未満であることが好ましい。本実施の形態においては、図３Ａに示されるように、第１流路１１１は流路チップ２０の底面に略垂直な方向に沿って配置され、第２流路１１２は流路チップ２０の底面に略平行な方向に沿って配置される。これにより、第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度は略９０°である。

また、図３Ｂは、第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度が１８０°未満であり、かつ９０°を超えている例を示す。また、図３Ｃは、第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度が９０°未満である例を示す。

第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度が、図３Ｂ、Ｃに示されるように略９０°でない（第１流路１１１の中心軸がインターフェースの底面に対して傾いている）と、インターフェース１００の厚みを小さくすることができ、外部からの熱を流路チップに伝えやすい。

第１流路１１１の中心軸と第２流路１１２の中心軸とのなす角度が９０°未満である場合、当該角度の下限は特に制限されないが、当該角度は、例えば３０°以上であることが好ましく、４５°以上であることがさらに好ましい。

インターフェースにおいて、上記の要件を満たす第１流路１１１と第２流路１１２とを有する流路は、少なくとも１つあればよい。たとえば、流路チップ２０の流路２１に連通する、インターフェース１００の流路がインレット側とアウトレット側の２つある場合、インレット側および／またはアウトレット側の流路が上記の要件を満たす第１流路と第２流路とを有すればよい。

第１流路１１１は、流路チップ２０の流路と連通するための第１開口部１１３に開口する。第１開口部１１３は、弾性を有する第１部材１１０によって囲まれ、第１部材１１０は流路チップ２０に直接接触する。これにより、第１部材１１０と流路チップ２０の開口部との間に隙間ができることが抑制され、流路２１を通った流体（例えば、気体、液体など）が、外部に漏れることが抑制される。これにより、本実施の形態のインターフェース１００によれば、流路チップ２０とインターフェース１００との間にパッキンやガスケットなどの封止部材を不要とすることができる。

上記のように、第１部材１１０と流路チップ２０とを密着させ、流体が漏れることを抑制するという観点から、図３Ａに示されるように、第１開口部１１３の周囲の第１部材１１０はインターフェース１００の裏面から突出していることが好ましい。

第２流路１１２は、第２開口部１１４に開口し、第２開口部１１４は外部機器（例えばチューブ）１３０に連通する。第２流路１１２は、外部機器１３０に接続可能となるように構成されていることがことが好ましい。本実施の形態において、図３Ａに示されるように、第２流路１１２内には、外部機器（チューブ１３０）が挿入される。

第１部材１１０は、図３Ａに示されるように、針挿入部１１５を有していてもよい。針挿入部１１５は、外部から第１流路１１１または第２流路１１２まで中空針を挿入される部分である。たとえば、中空針にはシリンジが接続され、シリンジを操作することにより、流路チップ２０の流路２１への流体の出し入れを行うことができる。

針挿入部１１５は、中空針の位置に応じて開閉可能なスリット１１６を有することが好ましい。具体的には、スリット１１６に中空針を刺したときにスリット１１６は開き、中空針を刺していないときは閉じてるように構成されていることが好ましい。本実施の形態において、針挿入部１１５は、Ｖ字溝状の凹部であり、スリット１１６は凹部の底部（谷線部）に形成されている。

なお、第１部材１１０は、針挿入部１１５を有さなくてもよい。第１部材１１０が針挿入部１１５を有さなくても、第１部材１１０は弾性を有するため、中空針を刺して、流体の出し入れを行うことができる。

第２部材１２０は、第１部材１１０を支持し、インターフェース１００の取り扱い性を向上させる。第２部材１２０の構成は、第１部材１１０を支持できれば特に制限されない。本実施の形態において、第２部材１２０は、第１流路１１１および第２流路１１２を構成する第１部材１１０を取り囲む様に構成されている板状の部材である。

第２部材１２０は、第１部材１１０を適切に支持する観点から第１部材１１０よりも弾性が低いことが好ましい。第２部材１２０の材料の例には、エラストマー、樹脂などが含まれる。また、光学顕微鏡などで第２部材１２０を介して流路チップ２０の流路２１を観察する場合は、第２部材１２０の形状は、流路２１の観察を妨げない形状（例えば平板状）であることが好ましく、第２部材１２０の材料は、可視光について透明であることが好ましい。

（効果）
インターフェース１００によれば、インターフェース１００の上面ではなく側面から外部機器１３０と接続するように構成されているため、流路チップ２０の上方に外部機器１３０が突出しないようにすることができる。したがって、流路チップ２０の上方に光学顕微鏡や加熱装置などを接近して配置したり、流路チップ２０の上方および下方から加圧したりすることが可能となり、流路チップ２０の利用態様を拡大することができる。

［実施の形態２］
図４Ａは実施の形態２に係るインターフェース２００の断面図を示す。インターフェース２００において、インターフェース１００と同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。

インターフェース２００は、第２部材２２０が支持部２２１を有する点で、インターフェース１００と異なる。支持部２２１は、第１部材２１０が流路チップ２０の流路側（下側）から押圧されたときに第１部材２１０の移動を防ぐための部材である。また、支持部２２１は、第１部材２１０に中空針が差し込まれ、抜かれたときに、孔を閉じさせることに役立つ。

本実施の形態において、支持部２２１は、第１開口部１１３から離れるにつれて内径が小さくなるテーパー面である。

（効果）
インターフェース２００は、第２部材２２０が支持部２２１を有するので、第１部材２１０が第２部材２２０によってより支持されやすくなる。また、第１部材２１０に中空針が抜き差しされたときに、孔が閉じやすくなる。

［実施の形態３］
図４Ｂは実施の形態３に係るインターフェース３００の断面図を示す。インターフェース３００において、インターフェース１００と同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。

インターフェース３００は、その表側（上側）において、第１部材３１０が第２部材３２０によって覆われており、第１部材３１０が外部に露出しない点において、インターフェース１００、２００と異なる。

上記の様にインターフェース３００において、第１部材３１０は第２部材３２０によって覆われている。これにより、流路チップ２０の流路側から第１部材３１０が押圧されたときに第１部材２１０が移動するのをより確実に防ぐことができる。このように、第１部材３１０を覆う第２部材３２０は、第１部材３１０の移動を防ぐための支持部として機能する。

（効果）
インターフェース３００は、その表側において、第２部材３２０が第１部材３１０を覆っている。そのため、第１部材３１０が第２部材３２０によってより支持されやすくなる。

［実施の形態４］
図５Ａは、実施の形態４に係るインターフェース４００の断面図を示す。インターフェース４００において、インターフェース１００と同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。

インターフェース４００は、第１部材４１０が第１開口部１１３の周囲にフランジ４１１を有する点で、インターフェース１００、２００、３００と異なる。フランジ４１１の上面は、第１部材４１０の段差面となり、第２部材４２０は、支持部として第１部材２１０の段差面と係合する段差面を有する。図４Ａに示されるように、第１部材２１０の段差面（フランジ４１１の上面）は、第２部材４２０の段差面より流路チップ２０の流路側（下側）に配置されている。このため、第１部材４１０が流路チップ２０の流路側（下側）から押圧されたときに第１部材４１０の移動が防がれる。

インターフェース４００は、フランジ４１１を有することで、流路チップ２０の開口部の周囲における接触面が大きくなる。このため、第１部材４１０と、流路チップ２０の開口部の周囲との間に隙間ができることが抑制され、流体（例えば、気体、液体など）が、外部に漏れることをより確実に防止できる。

フランジ４１１の構成は、第１開口部１１３の周囲に配置され、流路チップ２０との接触面を多くすることができれば特に制限されない。本実施の形態において、フランジ４１１は第１開口部１１３の周囲において、流路チップ２０の表面に平行な方向に延びる形状を有する。また、本実施の形態において、フランジ４１１は、インターフェース４００の裏面から突出するように構成されている。

（効果）
インターフェース４００によれば、第１部材４１０が第２部材４２０によってより支持されやすくなるとともに、流体が外部に漏れることをより確実に防止することができる。

［実施の形態５］
図５Ｂは、実施の形態５に係るインターフェース５００の断面図を示す。インターフェース５００において、インターフェース１００と同様の構成には同様の符号を付してその説明を省略する。

インターフェース５００は、流路チップ２０の一部である点で、他の実施の形態に係るインターフェースと異なる。すなわち、図５Ｂは、流路と、インターフェースとを有する流路デバイスを示す。具体的には、インターフェース５００は図５Ｂに示されるように、第１部材５１０および第２部材５２０が流路２１の流路壁の上部の一部を構成している。また、インターフェース５００において、第１開口部１１３は、流路２１に直接的に連通している。

このように、インターフェース５００は、流路チップ２０の一部なので、インターフェース５００の第１部材５１０と流路チップ２０との間に隙間がなく、流体が外部に漏れることがより確実に防止される。

（効果）
インターフェース５００によれば、流体が外部に漏れることをより確実に防止することができる。

本発明に係るインターフェースは、臨床検査や食物検査、環境検査などの様々な用途において用いられる流路チップに有用である。

１微細流路
２マイクロ流路チップ
１０、１００、２００、３００、４００、５００インターフェース
１１、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０第１部材
１２、１２０、２２０、３２０、４２０、５２０第２部材
１３、１３０外部機器（チューブ）
２０流路チップ
２１流路
３０流路デバイス
１１１第１流路
１１２第２流路
１１３第１開口部
１１４第２開口部
１１５針挿入部
１１６スリット
２２１支持部
４１１フランジ

Claims

流路チップに接触し、前記流路チップの流路と外部機器とを接続するためのインターフェースであって、
弾性を有する第１部材と、
前記第１部材を支持する第２部材と、
を有し、
前記第１部材は、弾性材料の一体成形品であり、
前記流路と連通するための第１流路と、前記外部機器と連通するための第２流路と、
を有し、
前記第１流路と前記第２流路とが連通しており、
前記第１流路の中心軸と、前記第２流路の中心軸とのなす角度が１８０°未満であり、
前記第２流路は、前記インターフェースを前記流路チップに接触させた状態で平面視したときに、前記第１流路側の端部から前記外部機器側の端部に向かうにつれて前記流路チップの重心から離れるように配置されている、
インターフェース。
前記第１流路の中心軸と、前記第２流路の中心軸とのなす角度が９０°以下である、請求項１に記載のインターフェース。
前記流路チップと接する面とは反対側の面に、外部からの圧力および／または熱を加えるための平面を有する、請求項１または２に記載のインターフェース。
前記第２部材は第１部材より低い弾性を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のインターフェース。
前記第１部材および前記第２部材は、２色成形またはインサート成形によって形成されている、請求項１～４のいずれか一項に記載のインターフェース。
前記第２部材は、前記第１部材が前記流路チップの前記流路側から押圧されたときに前記第１部材の移動を防ぐための支持部を有する、請求項１～５のいずれか一項に記載のインターフェース。
前記支持部は、前記第１部材の段差面と係合する前記第２部材の段差面であり、
前記第１部材の段差面は、前記第２部材の段差面よりも前記流路チップの前記流路側に配置されている、
請求項６に記載のインターフェース。
前記支持部は、前記流路チップの前記流路から離れるにつれて内径が小さくなるテーパー面である、請求項６に記載のインターフェース。
前記第１部材は、外部から前記第１流路または第２流路まで中空針を挿入されるための針挿入部を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載のインターフェース。
前記針挿入部は、前記中空針の位置に応じて開閉可能なスリットを有する、請求項９に記載のインターフェース。
流路と、
前記流路と、外部機器とを接続するためのインターフェースと、
を有する、流路デバイスであって、
前記インターフェースは、
弾性を有する第１部材と、
前記第１部材を支持する第２部材と、
を有し、
前記第１部材は、弾性材料の一体成形品であり、
前記流路と連通するための第１流路と、前記外部機器と連通するための第２流路と、
を有し、
前記第１流路と前記第２流路とが連通しており、
前記第１流路の中心軸と、前記第２流路の中心軸とのなす角度が１８０°未満であり、
前記第２流路は、前記インターフェースを前記流路に接続させた状態で平面視したときに、前記第１流路側の端部から前記外部機器側の端部に向かうにつれて前記流路デバイスの重心から離れるように配置されている、
流路デバイス。