特開 2024-35561 閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024035561

(43)【公開日】2024-03-14

(54)【発明の名称】閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構

(51)【国際特許分類】

   B01J 19/00 20060101AFI20240307BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240307BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20240307BHJP

【ＦＩ】

B01J19/00 321

C12M1/00 A

G01N37/00 101

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022140112

(22)【出願日】2022-09-02

(71)【出願人】

【識別番号】595040205

【氏名又は名称】株式会社東海ヒット

(74)【代理人】

【識別番号】100098936

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 晃司

(74)【代理人】

【識別番号】100098888

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 明子

(72)【発明者】

【氏名】後藤 晴紀

【テーマコード（参考）】

4B029

4G075

【Ｆターム（参考）】

4B029AA07

4B029BB01

4B029DG06

4G075AA13

4G075AA39

4G075DA02

4G075EB50

4G075EC06

4G075EC25

4G075FA01

4G075FB12

4G075FC17

(57)【要約】

【課題】閉鎖系では、薬液の少量投与でも圧力が掛かる。マイクロ流路ではこの圧力が有意的な流量の増大になり、マイクロ灌流環境を破壊する恐れがある。
【解決手段】薬液を投与する際には、蓋部３５が開けられ、薬液を吸引したピペットＥを、出入り口２７から差込み空間２５に差込んで、スリット２３を挿通させる。ピペットＥの挿通により形成された開口２９により、隙間２９ａ、２９ａを介して密閉空間３３は開放される。その状態で、ピペットＥの孔から薬液が吐出されると、その薬液の分だけ気相の空気が隙間２９ａ、２９ａから矢印に示すように上方に向けて逃げるので、圧が掛かることはなく、薬液の投与に伴う流量の増大が抑制される。密閉空間３３の開放は一時的であり、ピペットＥを引き抜くと、元の閉鎖系に直ちに戻る。従って、閉鎖系のマイクロ灌流環境も維持できる。
【選択図】 図９

【特許請求の範囲】

【請求項1】

閉鎖系マイクロ灌流用のマイクロ流路に設けられる薬液投与機構であって、
マイクロ流路に気密に接続されるケースと、
前記ケースの上側の開口部に気密に装着される弁部を備え、
前記弁部は、弾性材によって成形され、且つスリットが形成された開閉部を下端側に有しており、前記スリットが薬液投与用のピペットの挿通により弾性的に拡開することを特徴とする閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構。

【請求項2】

請求項１に記載した閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構において、
ケース内では、弁部の下端位置は、マイクロ流路の延長上の仮想上端位置よりも上方にあることを特徴とする薬液投与機構。

【請求項3】

請求項２に記載した閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構において、
ケースには、内底面にマイクロ流路の内周面とほぼ同じ曲率の円弧状の溝路が形成されており、前記溝路と前記マイクロ流路がほぼ面一で連なっていることを特徴とする薬液投与機構。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載した閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構において、
弁部はダックビル状に一体成形されており、一対のリップ部を備えて下端側に開閉部を構成するくちばし部がケースの内部で垂下されていることを特徴とする薬液投与機構。

【請求項5】

請求項４に記載した閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構において、
ケースは蓋部により弁部を包んでネジ閉塞可能になっており、前記ケースまたは前記蓋部のいずれか一方にエア逃げ用のネジ無し部が設けられていることを特徴とする薬液投与機構。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、閉鎖系マイクロ灌流用のマイクロ流路に設ける薬液投与機構に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年になって、マイクロ流路チップが開発されているが、このチップはμｍスケールの極めて微小な流路を集積したものになっており、少量の細胞・薬液での実験が可能なことから、実験の効率化が期待されている。
これに対して、特許文献１に示すような閉鎖系流路にＴ字コネクタを介してディスペンサを接続して、薬液を投与する薬液投与機構が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１００７６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような薬液投与機構であれば、閉鎖系を維持しつつ薬液を投与することができるが、閉鎖系では、薬液の少量投与でも圧力が掛かる。マイクロ流路ではこの圧力が有意的な流量の増大をもたらし、マイクロ灌流環境を破壊して、細胞にダメージを与える恐れがある。また、薬液を収容しているディスペンサはＴ字コネクタに固定的に接続されており、投与する薬液を都度交換することができないことから、複数種類の薬液の投与を前提とするような実験に利用することは難しい。

【0005】

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、閉鎖系のマイクロ灌流環境を維持でき、且つ、投与する薬液を交換可能とする薬液投与機構を提供することを、その目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、閉鎖系マイクロ灌流用のマイクロ流路に設けられる薬液投与機構であって、マイクロ流路に気密に接続されるケースと、
前記ケースの上側の開口部に気密に装着される弁部を備え、前記弁部は、弾性材によって成形され、且つスリットが形成された開閉部を下端側に有しており、前記スリットが薬液投与用のピペットの挿通により弾性的に拡開することを特徴とする閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構である。

【0007】

好ましくは、ケース内では、弁部の下端位置は、マイクロ流路の延長上の仮想上端位置よりも上方にある。
好ましくは、ケースには、内底面にマイクロ流路の内周面とほぼ同じ曲率の円弧状の溝路が形成されており、前記溝路と前記マイクロ流路がほぼ面一で連なっている。

【0008】

好ましくは、弁部はダックビル状に一体成形されており、一対のリップ部を備えて下端側に開閉部を構成するくちばし部がケースの内部で垂下されている。
好ましくは、ケースは蓋部により弁部を包んでネジ閉塞可能になっており、前記ケースまたは前記蓋部のいずれか一方にエア逃げ用のネジ無し部が設けられている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の薬液投与機構を、閉鎖系マイクロ灌流用のマイクロ流路に設ければ、閉鎖系のマイクロ灌流環境を維持でき、且つ、投与する薬液を簡単に交換できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る薬液投与機構を設けた、閉鎖系マイクロ灌流システムの構成図である。

【図2】図１の薬液投与機構の斜視図である。

【図3】図２の断面図である。

【図4】図１の薬液投与機構の分解斜視図である。

【図5】図４のケースの破断斜視図である。

【図6】図４の弁部の下方から見た斜視図と破断斜視図である。

【図7】図６の弁部のスリットの閉鎖時と拡開時の状態図である。

【図8】図４の蓋部の破断斜視図である。

【図9】図２の薬液投与機構による薬液投与作業のイメージ図である。

【図10】図２の薬液投与機構を複数マイクロ流路に接続した状態のイメージ図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明の実施の形態に係る閉鎖系マイクロ灌流用薬液投与機構１について、図面にしたがって説明する。
マイクロ流路チップＡには、図１に示すように閉鎖系でマイクロ流路Ｂが接続されており、灌流液を溜めたリザーバーＣから、ポンプＤの作動により灌流液が送液されるようになっている。
このマイクロ流路Ｂに、薬液投与機構１が設けられている。

【0012】

マイクロ流路Ｂを構成するチューブが分断されており、それぞれの分断側に、図２～図４に示す薬液投与機構１の備えるＳＵＳ製の円筒状のパイプ２、２の軸方向一端部が気密に外嵌接続されている。従って、マイクロ流路Ｂはパイプ２内でも実質的に延長されている。
図５にも示すように、符号３はケースを示しており、このケース３は剛性の耐熱プラスチック製で、有底円筒状になっている。ケース３の底面部３ａの内底面には溝路５が形成されており、この溝路５は直径方向に延びている。溝路５の流れ方向に直交する断面は半円弧になっており、上方が開放されている。

【0013】

一方、周面部３ｂの外周面は直径方向で対向した一部の部位が平面状になっており、この平面部３ｃ、３ｃを貫通して一対の接続穴７、７が形成されている。この接続穴７は円形で、ケース３の軸方向中心に向かって同軸状に段差が形成されており、円形は内方に向かって小さくなっている。内周面側の最も小さい接続穴７ａの円形サイズは、溝路５を下半部として、それに上半部を合わせた仮想円形のサイズと同じになっている。
接続穴７ａ、７ａは、それぞれ、下半部が溝路５の内周面とほぼ面一に連なっている。

【0014】

外周面側の最も大きい接続穴７ｃから、中間の接続穴７ｂに向かって、パイプ２の軸方向他端部が差込まれており、パイプ２の外周面が接続穴７ｂの内周面に摺接しつつ、接続穴７ａ側との境界の段差で突き当って固定されおり、パイプ２とケース３とは気密に接続されている。パイプ２の内周面は接続穴７ａの内周面とほぼ面一になっている。
このような構成により、ケース３はマイクロ流路Ｂに対して気密に接続され、ケース３の内底面に形成されたマイクロ流路Ｂの内周面とほぼ同じ曲率の断面円弧状の溝路５が、マイクロ流路Ｂとほぼ面一で流れ方向で連なっている。

【0015】

ケース３の周面部３ｂの上部側の外周面には、ネジ部９が設けられている。このネジ部９は周方向に延びているが、平面部３ｃ、３ｃでは途切れてネジ無し部９ａ、９ａが作られている。

【0016】

図６にも示すように、符号１１は弁部を示しており、この弁部１１は弾性を有する耐熱樹脂製で、一体成形されて、アヒルのくちばしのようなダックビル状になっている。
弁部１１の基部１３は円筒状になっており、上端部の外周面には径方向外方に向かって環状フランジ１５が延びている。また、基部１３の中間の外周面には上下に間隔をあけて環状突起１７、１７が突設されている。環状フランジ１５、環状突起１７とも、軸方向の断面は矩形になっており、環状フランジ１５の方が環状突起１７よりも径方向外方に大きく突出している。

【0017】

基部１３の下側には、くちばし部１９が連設されており、一対のリップ部２１、２１で形付けられている。
リップ部２１は、矩形状の平板が変形したようになっている。上辺縁は半円弧状に外方に向かって膨らんでおり、下方に向かってその膨らみが徐々に戻されており、下辺縁では平らになっている。
一方のリップ部２１の板面の左右両側部が、他方のリップ部２１の板面の左右両側部にそれぞれ接合したような形状になっており、その接合部分に相当する部位の外面が平面部２１ａ、２１ａになっている。そして、その間の板面側が変形部２１ｂ、２１ｂになっている。変形部２１ｂは、左右両縁側が下方に向かうにつれて互いに近づく方向に僅かにテーパ状になっている。

【0018】

くちばし部１９は上端側では円環状に開口しているが、下端側ではリップ部２１、２１のそれぞれの変形部２１ｂ、２１ｂの平らな板面どうしが重なり合って閉じている。但し、リップ部２１、２１の板面の中央部分は物理的に一体化されているわけではないので、下端面ではスリット２３（切れ目）になっている。
くちばし部１９の円環状の上端縁が基部１３の円環状の下端縁と同じサイズになっており、基部１３の下端縁にくちばし部１９の上端縁が連設されて、基部１３からくちばし部１９が同軸状に垂下されている。
弁部１１の基部１３とそれに連なるくちばし部１９の内面側は下方に向かって先細りの凹状の差込み空間２５になっており、環状フランジ１５で囲まれて部分が出入り口２７になっている。

【0019】

図７に示すように、くちばし部１９のスリット２３は、通常はスリット縁２３ａ、２３ａが直線状になって相対して閉じており、いるが、薬液投与時は、棒状で断面円形のピペットＥが出入り口２７から差込み空間２５に差込まれて、スリット２３を挿通させると、ピペットＥを中心としてスリット縁２３ａ、２３ａが円弧状に後退して開口２９になる。この開口２９の曲率半径はピペットＥの曲率半径よりも大きくなっており、ピペットＥを挟んでその両側にも隙間２９ａ、２９ａができている。
開口２９は弾性的に拡開されてできているので、ピペットＥが引き抜かれると、直ちに閉じる。すなわち、弁部１１の下端部が開閉部３１になっている。

【0020】

弁部１１は、ケース３に気密に装着されている。弁部１１の基部１３がケース３に同軸状に内嵌されている。基部１３の外周面はケース３の内周面よりも径寸法が小さくなっているが、環状突起１７、１７がケース３の内周面に当たって弾性的に圧縮されている。また、環状フランジ１５がケース３の周面部３ｂの上端面に圧接している。従って、ケース３の上側の開口部は、弁部１１によって気密に覆われ、その気密状態はスリット２３が拡開されるときにのみ解かれる。なお、図面では描画上の制限から、ケース３の内周面に環状凹部があり、これに環状突起１７が嵌り込んでいるように描かれているが、ケース３の内周面に環状凹部は無い。

【0021】

この取付け状態では、弁部１１のくちばし部１９がケース３の内部で垂下されており、開閉部３１の位置は、接続穴７ａの上端位置、すなわちマイクロ流路Ｂの延長上の仮想円形の上端位置よりも十分に上方にある。
従って、ケース３内では、溝路５の上方には密閉空間３３が作られている。

【0022】

図８にも示すように、符号３５は蓋部を示しており、この蓋部３５は剛性のプラスチック製で、被せ蓋タイプになっている。蓋部３５の内周面にはネジ部３７が形成されている。
蓋部３５をケース３に被せて、ネジ部９にネジ部３７を合わせて螺進させると、蓋部３５の天面部３５ａの内面が環状フランジ１５に圧接し、蓋部３５がケース３に対して、弁部１１を包みながら、蓋ネジ閉塞した状態になる。
なお、ネジ部９にはネジ無し部９ａが設けられているので、螺進の際には、そこからエアが逃げる。従って、弁部１１が押圧されて変形することもない。

【0023】

薬液投与機構１はこのような構成でマイクロ流路Ｂに着脱自在に設けられる。全てオートクレーブ滅菌可能になっている。また、蓋部３５を被せて弁部１１を保護しておけるので、弁部１１の特にピペットＥが触れやすい出入り口２７や差込み空間２５に菌が付着することが阻止できる。

【0024】

図９では、マイクロ灌流中における薬液投与機構１を使用した薬液投与作業を示している。
灌流中は、マイクロ流路Ｂに灌流液が極低流量で流れており、ケース３の内部の密閉空間３３でも、灌流液の流路が確保されているが、図９（２）の断面図に示すように、その液位はパイプ２の内周面の上端位置とほぼ同じになっている。すなわち、密閉空間３３では、下側が液相（灌流液）で、上側が気相（空気）になっている。開閉部３１は気相中に位置している。
薬液を投与する際には、図９（１）に示すように、蓋部３５が開けられ、薬液を吸引したピペットＥを、出入り口２７から差込み空間２５に差込んで、スリット２３を挿通させる。ピペットＥの挿通により形成された開口２９により、隙間２９ａ、２９ａを介して密閉空間３３は開放される。その状態で、ピペットＥの孔から薬液が吐出されると、その薬液の分だけ気相の空気が隙間２９ａ、２９ａから矢印に示すように上方に向けて逃げるので、圧が掛かることはなく、薬液の投与に伴う流量の増大が抑制される。従って、細胞へのダメージが抑制される。そのため、特にマイクロ灌流に適している。

【0025】

密閉空間３３の開放は一時的であり、ピペットＥを引き抜くと、元の閉鎖系に直ちに戻る。従って、閉鎖系のマイクロ灌流環境も維持できる。
その後に、蓋部３５を被せれば、弁部１１の汚染も最小限に抑えられる。薬液投与機構１は全てオートクレーブ処理した上でマイクロ流路Ｂに接続されており、ピペットチップも使用前に滅菌されているので、無菌での薬液投与が可能になっている。
薬液はピペットＥに吸引させたものを投与しており、薬液を交換することが容易になっている。また、ピペット操作により薬液を投与するので、投与量もその都度自在に調整可能になっている。

【0026】

なお、灌流液には気泡がトラップされている場合があるが、ケース３の内部を通過する際には、上側が気相になっている密閉空間３３と連通するので気泡が抜ける。 気泡があると、細胞の増殖や接着が妨げられたりするので、このような気泡抜け作用は有利な効果になっている。
また、薬液投与機構１は、非常に軽量でコンパクトであることから、複数取り付けても、灌流の回路構成に邪魔にならない。従って、図１０に示すように、マイクロ流路Ｂに、２つ以上を直列に接続させて、薬液投与口を拡張することが容易になっている。
更に、弁部１１はケース３に押し込んで装着されており、環状突起１７、１７がケース３の内周面との当接面になっているので、引き抜き易くなっている。従って、長期間の使用により弁部１１が劣化した場合には、交換が容易になっている。

【0027】

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、薬液投与機構を構成する各部材の形状や材質は、本発明の要旨を変更しない範囲で、変更可能であり、現在または将来案出されるものも含まれる。

【符号の説明】

【0028】

１…薬液投与機構 ２…パイプ ３…ケース
３ａ…底面部 ３ｂ…周面部 ３ｃ…平面部
５…溝路 ７ａ、７ｂ、７ｃ…接続穴
９…ネジ部 ９ａ…ネジ無し部 １１…弁部
１３…基部 １５…環状フランジ １７…環状突起
１９…くちばし部 ２１…リップ部 ２１ａ…平面部
２１ｂ…変形部 ２３…スリット ２３ａ…スリット縁
２５…差込み空間 ２７…出入り口 ２９…開口
２９ａ…隙間 ３１…開閉部 ３３…密閉空間
３５…蓋部 ３５ａ…天面部 ３７…ネジ部
Ａ…マイクロ流路チップ Ｂ…マイクロ流路
Ｃ…リザーバー Ｄ…ポンプ
Ｅ…ピペット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】