特開 2024-37262 液体混合反応デバイス及び液体混合方法

(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】P2024037262

(43)【公開日】2024-03-19

(54)【発明の名称】液体混合反応デバイス及び液体混合方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 33/3033 20220101AFI20240312BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20240312BHJP

   B01J 14/00 20060101ALI20240312BHJP

   B01J 19/00 20060101ALI20240312BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20240312BHJP

   B01F 35/50 20220101ALI20240312BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20240312BHJP

   B01F 101/23 20220101ALN20240312BHJP

【ＦＩ】

B01F33/3033

B01F35/71

B01J14/00 Z

B01J19/00 321

B01F23/40

B01F35/50

C12M1/00 A

B01F101:23

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022141969

(22)【出願日】2022-09-07

(71)【出願人】

【識別番号】519367935

【氏名又は名称】ピコテクバイオ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100205981

【弁理士】

【氏名又は名称】野口 大輔

(72)【発明者】

【氏名】山口 佳則

(72)【発明者】

【氏名】山中 啓一郎

【テーマコード（参考）】

4B029

4G035

4G036

4G037

4G075

【Ｆターム（参考）】

4B029AA09

4B029AA27

4B029GB01

4B029GB05

4B029HA05

4G035AB36

4G035AE13

4G035AE15

4G035AE17

4G036AC70

4G037AA02

4G037EA10

4G075AA15

4G075AA39

4G075BA10

4G075BB05

4G075BD03

4G075BD15

4G075CA02

4G075CA51

4G075DA02

4G075EA06

4G075EB50

4G075EC09

4G075FB11

4G075FC20

(57)【要約】

【課題】複数種類の溶液を別々の容器に入れておくことなく保管でき、かつ、それらの溶液を簡便に混合できるようにする。
【解決手段】容器と、前記容器の底部に収容された第１の水溶液と、前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置され、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層と、を含み、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点よりも低い温度であるときに前記少なくとも１層の隔離層の上に配置されて前記第１の水溶液から隔離されていた第２の水溶液が、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点以上の温度になったときに前記第１の水溶液と混合されるように構成されている。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

容器と、
前記容器の底部に収容された第１の水溶液と、
前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置され、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層と、を含み、
前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点よりも低い温度であるときに前記少なくとも１層の隔離層の上に配置されて前記第１の水溶液から隔離されていた第２の水溶液が、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点以上の温度になったときに前記第１の水溶液と混合されるように構成されている、液体混合反応デバイス。

【請求項2】

前記少なくとも１層の隔離層は２層以上の隔離層を含んでおり、
前記２層以上の隔離層の各層の間に他の水溶液が配置されている、請求項１に記載の液体混合反応デバイス。

【請求項3】

前記２層以上の隔離層の各層を形成している疎水性物質の融点が互いに異なっている、請求項２に記載の液体混合反応デバイス。

【請求項4】

前記容器は、円筒状の主要部、及び前記主要部の下端面から下方へ突起し前記主要部の内径よりも小さい内径を有する極小部を備え、
前記第１の水溶液は前記極小部内に収容され、前記少なくとも１層の隔離層のうち最下層に位置する隔離層が前記極小部内の上端を封止するように配置されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の液体混合反応デバイス。

【請求項5】

容器の底部に第１の水溶液を配置し、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層を前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置するステップと、
前記少なくとも１層の隔離層の温度を前記疎水性物質の融点よりも低い温度にし、前記少なくとも１層の隔離層の上に第２の水溶液を配置し、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを前記少なくとも１層の隔離層によって互いに隔離するステップと、
前記疎水性物質の温度を融点以上に昇温させ、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを互いに混合させるステップと、をその順に備えている液体混合方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体混合反応デバイス及び液体混合方法に関する。

【背景技術】

【0002】

複数種類の溶液を混合した状態で放置すると、それらの溶液中の物質同士が反応して変質してしまうことがある。また、複数種類の溶液を混合した状態で時間が経過すると、蛍光物質や酵素などの物質の活性が低下し、それらの物質の本来の機能が発揮されなくなることがある。このような問題は、溶液の絶対量が数μＬなど少量である場合に顕著にみられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

複数種類の溶液を混合状態にして起こる上記の問題は、それら複数種類の溶液を別々の容器に入れておき、使用直前にそれらの溶液を共通の容器に入れて混合することによって防止することができる。しかし、使用直前に複数の容器に入れられた溶液を共通の容器に入れて混合する作業は煩雑であり、そのような工程を多数実行しなければならない場合には容器の取り違えなどの人為的ミスやコンタミネーションが生じる恐れもある。

【0004】

そこで、本発明は、複数種類の溶液を別々の容器に入れておくことなく保管でき、かつ、それらの溶液を簡便に混合できるようにすることを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明に係る液体処理デバイスは、容器と、前記容器の底部に収容された第１の水溶液と、前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置され、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層と、を含み、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点よりも低い温度であるときに前記少なくとも１層の隔離層の上に配置されて前記第１の水溶液から隔離されていた第２の水溶液が、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点以上の温度になったときに前記第１の水溶液と混合されるように構成されている。

【0006】

すなわち、本発明に係る液体混合反応デバイスでは、容器の外部から熱を加えて隔離層を形成している疎水性物質を液化させることにより、隔離層の上に配置されていた第２の水溶液が、比重の違いによって疎水性物質を通過して第１の水溶液と接触することで混合される。

【0007】

本発明に係る液体処理方法は、容器の底部に第１の水溶液を配置し、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層を前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置するステップと、前記少なくとも１層の隔離層の温度を前記疎水性物質の融点よりも低い温度にし、前記少なくとも１層の隔離層の上に第２の水溶液を配置し、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを前記少なくとも１層の隔離層によって互いに隔離するステップと、前記疎水性物質の温度を融点以上に昇温させ、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを互いに混合させるステップと、をその順に備えている。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る液体混合反応デバイスによれば、隔離層の温度が前記隔離層を形成している疎水性物質の融点よりも低い温度であるときに前記隔離層の上に配置されて第１の水溶液から隔離されていた第２の水溶液が、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点以上の温度になったときに前記第１の水溶液と混合されるように構成されているので、第１の水溶液と第２の水溶液とを１つの容器内で混合しない状態で保管することができ、かつ、容器を加熱するだけで第１の水溶液と第２の水溶液を簡便に混合することができる。

【0009】

本発明に係る液体混合方法によれば、第１の水溶液と第２の水溶液とを隔離している隔離層を形成する疎水性物質を融点以上にまで昇温させることによって第１の水溶液と第２の水溶液とを混合するので、第１の水溶液と第２の水溶液とを１つの容器内で混合しない状態で保管することができ、かつ、容器を加熱するだけで第１の水溶液と第２の水溶液を簡便に混合することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】液体混合反応デバイスの一実施例を示す垂直断面図である。

【図2】同実施例において隔離層の上に第２の水溶液を配置した状態を示す図である。

【図3】同実施例において隔離層を液化させたときの第２の水溶液の動きを説明するための図である。

【図4】同実施例において第１の水溶液と第２の水溶液とが混合された状態を示す図である。

【図5】液体混合反応デバイスの他の実施例を示す垂直断面図である。

【図6】液体混合方法の一実施例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照しながら、本発明に係る液体混合反応デバイス及び液体処理方法の実施形態について説明する。

【0012】

まず、本発明に係る液体混合反応デバイスの実施形態について、図１～図５を参照しながら説明する。

【0013】

図１示されているように、液体混合反応デバイス１は、容器１００及びキャップ２００を備えている。容器１００は上面１０２が開口した容器であり、キャップ２００が容器１００の上部に装着されることによって容器１００の上面１０２の開口が封止される。

【0014】

容器１００は、上面１０２が開口した中空有底円筒状の主要部１０４と、主要部１０４の下面中央部から下方へ突起した極小部１０６と、を備えている。極小部１０６は主要部１０４よりも内径が小さく、内部の容量が５μＬ程度に設計されている。主要部１０４は、中段にフランジ部１０８を備え、上部外周面にネジ１１０が設けられている。フランジ部１０８は、この液体混合反応デバイス１を保持して姿勢を維持するためのものである。

【0015】

容器１００の極小部１０６内に第１の水溶液１１２が収容されている。第１の水溶液１１２は、例えばＰＣＲ反応液である。容器１００内の第１の水溶液１１２の上に隔離層１１４が配置されている。隔離層１１４は、極小部１０６の上端部を封止するように配置されている。隔離層１１４は、融点
が常温（２５℃程度）よりも高く（例えば、５０℃）、かつ、比重が水よりも小さい疎水性物質により形成されている。隔離層１１４を形成する疎水性物質としては、パラフィンワックス（例えば、山桂産業株式会社の製品）などを使用することができる。

【0016】

キャップ２００の中段部に、キャップ２００の外周面を囲うように下方へ延びるスカート部２０６が設けられている。スカート部２０６の内周面には、容器１００のネジ１１０と螺合するネジ２０８が設けられている。容器１００のネジ１１０とキャップ２００のネジ２０８が互いに螺合することで、キャップ２００が容器１００に装着される。

【0017】

キャップ２００の下部は、キャップ２００が容器１００に装着されたときに容器１００内に挿入される。キャップ２００の下端には、液体を保持するための窪みである液体保持部２０４が設けられており、キャップ２００が容器１００に装着されたときに液体保持部２０４に保持された液体が容器１００内に配置された隔離層１１４に接するようになっている。キャップ２００に保持される液体は、容器１００の極小部１０６内に収容された第１の水溶液と混合すべき第２の水溶液である。第１の水溶液がＰＣＲ反応液である場合、第２の水溶液は、ＰＣＲ溶液と混合されることで増幅反応するＤＮＡを含むサンプルであってよい。

【0018】

図２に示されているように、第２の水溶液を先端に保持したキャップ２００が容器１００に装着されると、容器１００の内部では、隔離層１１４の上に第２の水溶液１１６が配置された状態となる。隔離層１１４の温度が隔離層１１４を形成している疎水性物質の融点よりも低いときは隔離層１１４が固体であるため、第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６とが隔離層１１４によって互いに隔離された状態となる。したがって、液体処理デバイス１は、常温において、容器１００内に第１の水溶液１１２と第２の水溶液１６を収容しながら、それらの水溶液１１２及び１１６を互いに混合させずに保管することができる。

【0019】

図３に示されているように、容器１００の下部をヒータブロック３００に接触させるなどして加熱し、隔離層１１４の温度を隔離層１１４を形成している疎水性物質の融点以上に昇温させると、隔離層１１４を形成している疎水性物質が液体となり、疎水性物質よりも比重の大きい第２の水溶液１１６が隔離層１１４の下方へ沈み込み、第１の水溶液１１２と接する。第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６とは互いに溶媒が水であるため、図４に示されているように、第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６とが互いに混ざり合い、隔離層１１４の下方に第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６との混合液１１８が作成される。

【0020】

すなわち、液体処理デバイス１は、隔離層１１４の上方に第２の水溶液１１６を配置した状態で、隔離層１１４の温度を隔離層１１４を形成している疎水性物質の融点以上に昇温させるように容器１００の外部から加熱するだけで、第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６とを簡便に混合することができる。

【0021】

なお、図５に示されているように、第１の水溶液１１２と第２の水溶液１１６との間に複数の隔離層が積層されていてもよい。図５の例では、第１の水溶液１１２の上に隔離層１１４、１２２、及び１２６が配置され、各隔離層１１４、１２２、及び１２６の間に水溶液１２０、及び１２４が配置されている。水溶液１２０、及び１２４は互いに異なる種類の液体である。各隔離層１１４、１２２、及び１２６は、すべて比重が水よりも小さい疎水性物質で形成されているが、それぞれの融点が互いに異なっていてもよい。

【0022】

隔離層１１４、１２２、及び１２６に関して、例えば、最下層に位置する隔離層１１４が６０℃程度の融点をもつ疎水性物質で形成され、その上層に位置する隔離層１２２が５０℃程度の融点をもつ疎水性物質で形成され、最上層に位置する隔離層１２６が４０℃程度の融点をもつ疎水性物質で形成されていてもよい。このように、各隔離層１１４、１２２、及び１２６の融点を異ならせることで、容器１００に対する加熱量をコントロールして隔離層１２６、隔離層１２２、隔離層１１４の順に液体化させることで、第２の水溶液１１６に対して最初に水溶液１２４を混合し、その後に水溶液１２０を混合し、最後に第１の水溶液１１２を混合することができる。

【0023】

上記のように、容器内において、融点が常温よりも高く、かつ、比重が水よりも小さい疎水性物質からなる隔離層を挟んで複数の水溶液を配置することで、常温では、複数の水溶液を互いに混合させることなく１つの容器内で保管することができる。そして、隔離層を形成している疎水性物質が液体になるように容器に対して外部から加熱することで、隔離層によって互いに隔離されていた複数の水溶液を互いに混合することができる。

【0024】

すなわち、本発明に係る液体混合方法の一実施例は、図６のフローチャートによって説明される。

【0025】

まず、容器（１００）内に第１の水溶液（１１２）を入れ（ステップ１０１）、その上に少なくとも１層の隔離層（１１４；１２２；１２６）を配置する（ステップ１０２）。第１の水溶液（１１２）上に複数の隔離層（１１４；１２２；１２６）を配置する場合には、各隔離層（１１４；１２２；１２６）の間にそれぞれ水溶液（１２０；１２４）を配置することができる。そして、少なくとも１層の隔離層（１１４；１２２；１２６）の上に第２の水溶液１１６を配置する（ステップ１０３）。これにより、１つの容器（１００）内において複数の水溶液（１１２；１２０；１２４；１１６）を互いに混合させない状態で保管することができる。

【0026】

次に、容器に対して外部から加熱して隔離層（１１４；１２２；１２６）を液化させると（ステップ１０４）、水溶液（１１２；１２０；１２４；１１６）と隔離層（１１４；１２２；１２６）を形成している疎水性物質との比重の違いにより、複数の水溶液（１１２；１２０；１２４；１１６）がすべて隔離層（１１４；１２２；１２６）を形成していた疎水性物質の下方へ移動し混合される（ステップ１０５）。

【0027】

なお、以上において説明した実施形態は本発明に係る液体混合反応デバイス及び液体混合方法の実施形態の例示に過ぎない。本発明に係る液体混合反応デバイス及び液体混合方法の実施形態は以下のとおりである。

【0028】

本発明に係る液体混合反応デバイスの一実施形態では、容器と、前記容器の底部に収容された第１の水溶液と、前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置され、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層と、を含み、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点よりも低い温度であるときに前記少なくとも１層の隔離層の上に配置されて前記第１の水溶液から隔離されていた第２の水溶液が、前記隔離層の温度が前記疎水性物質の融点以上の温度になったときに前記第１の水溶液と混合されるように構成されている。

【0029】

液体混合反応デバイスの上記一実施形態の第１態様では、前記少なくとも１層の隔離層は２層以上の隔離層を含んでおり、前記２層以上の隔離層の各層の間に他の水溶液が配置されている。

【0030】

上記第１態様において、前記２層以上の隔離層の各層を形成している疎水性物質の融点が互いに異なっている。

【0031】

液体混合反応デバイスの上記一実施形態の第２態様では、前記容器は、円筒状の主要部、及び前記主要部の下端面から下方へ突起し前記主要部の内径よりも小さい内径を有する極小部を備え、前記第１の水溶液は前記極小部内に収容され、前記少なくとも１層の隔離層のうち最下層に位置する隔離層が前記極小部内の上端を封止するように配置されている。

【0032】

本発明に係る液体混合方法の一実施形態では、容器の底部に第１の水溶液を配置し、比重が水よりも小さく融点が常温よりも高い疎水性物質からなる少なくとも１層の隔離層を前記容器内において前記第１の水溶液よりも上方に配置するステップと、前記少なくとも１層の隔離層の温度を前記疎水性物質の融点よりも低い温度にし、前記少なくとも１層の隔離層の上に第２の水溶液を配置し、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを前記少なくとも１層の隔離層によって互いに隔離するステップと、前記疎水性物質の温度を融点以上に昇温させ、前記第１の水溶液と前記第２の水溶液とを互いに混合させるステップと、をその順に備えている。

【符号の説明】

【0033】

１ 液体処理デバイス
１００ 容器
１０２ 容器の上面
１０４ 円筒部
１０６ 極小部
１０８ フランジ部
１１０ ネジ
１１２ 第１の水溶液
１１４，１２２，１２６ 隔離層
１１６ 第２の水溶液
１１８ 混合液
１２０，１２４ 水溶液
２００ キャップ
２０２ 突起
２０４ サンプル保持部
２０６ スカート部
２０８ ネジ
３００ ヒータブロック

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】