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MICROSCOPIC SUBSTANCE ENCAPSULATION METHOD, MICROSCOPIC SUBSTANCE DETECTION METHOD, AND DEVICE FOR DETECTING MICROSCOPIC SUBSTANCE

Foreign code F180009585
File No. AF19-15WO
Posted date Nov 7, 2018
Country WIPO
International application number 2018JP012678
International publication number WO 2018181443
Date of international filing Mar 28, 2018
Date of international publication Oct 4, 2018
Priority data
  • P2017-064789 (Mar 29, 2017) JP
Title MICROSCOPIC SUBSTANCE ENCAPSULATION METHOD, MICROSCOPIC SUBSTANCE DETECTION METHOD, AND DEVICE FOR DETECTING MICROSCOPIC SUBSTANCE
Abstract The present invention provides, as a technology for encapsulating, in a tiny volume of liquid droplet, a to-be-detected substance such as nucleic acid, protein, virus, or cell by means of a simple operation so as to enable highly sensitive detection, a method for encapsulating a microscopic substance in at least some of a plurality of recesses formed in the surface of a substrate so as to be spaced away from each other, the method comprising (1) a first step for disposing an insertion body above the recess-formed surface of the substrate, positioning the relative positions of said insertion body and the substrate by a supporting part provided to the insertion body in such a manner as to have the undersurface of the insertion body and the recess-formed surface of the substrate face each other, thereby providing a solution introduction space between the undersurface of the insertion body and the recess-formed surface of the substrate, and providing a solution discharge space that is connected with the solution introduction space and is provided above the undersurface of the insertion body and between the substrate and the insertion body so as to be positioned within the substrate and/or within the insertion body.
Outline of related art and contending technology BACKGROUND ART
For the diagnosis of a disease or infection such as, nucleic acid, protein, viruses and cell markers such as a rapid, simple, and high-sensitivity detection is demanded in the art.For example, 100 million the volume of the tumor contained in the 1mm3 cancer cells (each cell from each 100 molecule) is a marker protein is secreted into the blood of the case 5L, the blood concentration of the marker protein is about 30aM.Such a very low concentration of a substance is demanded a technique which can be detected.
As such techniques, nucleic acid, protein, viruses and cells such as the detection object substance is sealed in a minimum volume of liquid droplets, using a labeled antibody is detected by immunological method 'of an enzyme molecule' is present.According to the enzyme molecule, one molecule of the substance to be detected can be detected with the sensitivity of the unit.
Patent Document 1 is, as a technique which is applicable to single-molecule enzyme assay, '1 can accommodate only one of the plurality of beads of the housing part, the hydrophobic upper surface are spaced from each other by the side wall is formed between the lower layer, the accommodating portion of the lower portion is formed in the surface facing the space between the upper layer, the hydrophilic solvent including beads is introduced into the introducing beads, after the step of introducing the beads into the space above the hydrophobic solvent and hydrophobic solvent introducing step of introducing encapsulating beads characterized in that it contains a method' is disclosed.
The technique disclosed in Patent Document 1, 'the plurality of accommodation parts hydrophobic top surface are spaced from each other by the side wall is formed between the lower layer, the accommodating portion is formed in the lower layer described above with respect to the surface being opposed to each other with a space provided between the upper portion of the array and' is used and, the upper and the lower space has a structure opposite to the flow cell in the array is used.According to this technique, 'a large number of beads in an array can be efficiently enclosed, a low concentration of target molecules can be detected with high sensitivity' therein.
Scope of claims (In Japanese)請求の範囲
[請求項1]
 基板の表面に互いに隔てられて形成された複数の凹部の少なくとも一部に微小物質を封入する方法であって、
(1)前記基板の凹部形成面の上方に挿入体を配置し、該挿入体と前記基板との相対的な位置を前記挿入体に設けられた支持部により位置決めして、前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面とを対向配置し、これによって前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面との間に溶液導入空間を設け、かつ、
前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間、前記基板内及び/又は前記挿入体内に位置させて、前記溶液導入空間と連通する溶液排出空間を設ける、第一手順と、
(2)前記微小物質と第一溶媒とを含む第一溶液を前記溶液導入空間内に導入する第二手順と、
(3)前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒を含む第二液体を前記溶液導入空間に導入し、前記溶液導入空間と前記凹部内とに導入された前記第一溶媒のうち前記溶液導入空間に導入された前記第一溶媒を前記溶液排出空間へ排出して、これによって前記凹部内に、前記第二液体で被覆されかつ前記微小物質を包含する、前記第一液体の液滴を形成する第三手順と、を含む方法。
[請求項2]
 前記第一手順において、前記溶液排出空間を、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間に設ける、請求項1記載の方法。
[請求項3]
 前記第一手順において、前記溶液排出空間を、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板内に設ける、請求項1記載の方法。
[請求項4]
 前記第一手順において、前記溶液排出空間を、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間及び前記基板内に設ける、請求項1記載の方法。
[請求項5]
 前記第一手順において、前記溶液排出空間を、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記挿入体内に設ける、請求項1記載の方法。
[請求項6]
 前記第一手順において、前記溶液排出空間を、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間及び前記挿入体内に設ける、請求項1記載の方法。
[請求項7]
 前記第二手順において、前記第一溶液を、前記挿入体及び/又は前記基板に形成され、前記溶液導入空間にアウトレットを有する流路を通じて、前記溶液導入空間に導入する、請求項1~6のいずれか一項に記載の方法。
[請求項8]
 前記挿入体は挿入方向の両端にフリンジを備えたボビン状形状を有し、
該挿入体の前記下面は、前記基板の前記凹部形成面と略同一形状を有する第一フリンジとされ、
該第一フリンジは、前記基板の前記凹部形成面の上方空間を、該該第一フリンジと前記凹部形成面との間に位置する前記溶液導入空間と、該第一フリンジよりも上方に位置する前記溶液排出空間とに、両空間を区画する、
請求項2記載の方法。
[請求項9]
 前記第二手順と前記第三手順との間に、前記ウェルが形成された基板の温度を制御する手順をさらに含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の方法。
[請求項10]
 基板の表面に互いに隔てられて形成された複数の凹部の少なくとも一部に微小物質を封入する方法であって、
(A)挿入体を、前記基板の凹部形成面の上方に、該挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面とが対向するように配置し、これによって形成される前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面との間の溶液導入空間に、前記微小物質と第一溶媒とを含む第一溶液を導入する手順と、
(B)前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒を含む第二液体を前記溶液導入空間に導入し、前記溶液導入空間と前記凹部内とに導入された前記第一溶媒のうち前記溶液導入空間に導入された前記第一溶媒を、前記溶液導入空間と連通する溶液排出空間へ排出して、これによって前記凹部内に、前記第二液体で被覆されかつ前記微小物質を包含する、前記第一液体の液滴を形成する手順と、を含む方法。
[請求項11]
 基板の表面に互いに隔てられて形成された複数の凹部の少なくとも一部に封入された微小物質を検出する方法であって、
(1)前記基板の凹部形成面の上方に挿入体を配置し、該挿入体と前記基板との相対的な位置を前記挿入体に設けられた支持部により位置決めして、前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面とを対向配置し、これによって前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面との間に溶液導入空間を設け、かつ、
前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間、前記基板内及び/又は前記挿入体内に位置させて、前記溶液導入空間と連通する溶媒排出空間を設ける、第一手順と、
(2)前記微小物質と第一溶媒とを含む第一溶液を前記溶液導入空間内に導入する第二手順と、
(3)前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒を含む第二液体を前記溶液導入空間内に導入し、前記溶液導入空間と前記凹部内とに導入された前記第一溶媒のうち前記溶液導入空間に導入された前記第一溶媒を前記溶液排出空間へ排出して、これによって前記凹部内に、前記第二液体で被覆されかつ前記微小物質を包含する、前記第一液体の液滴を形成する第三手順と、
(4)前記液滴内に存在する前記微小物質を光学的、電気的及び/又は磁気的に検出する第四手順と、
を含む方法。
[請求項12]
 基板の表面に互いに隔てられて形成された複数の凹部の少なくとも一部に封入された微小物質を発色基質の吸光度変化及び/又は蛍光に基づいて光学的に検出する方法であって、
(1)前記基板の凹部形成面の上方に挿入体を配置し、該挿入体と前記基板との相対的な位置を前記挿入体に設けられた支持部により位置決めして、前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面とを対向配置し、これによって前記挿入体の下面と前記基板の前記凹部形成面との間に溶液導入空間を設け、かつ、
前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間、前記基板内及び/又は前記挿入体内に位置させて、前記溶液導入空間と連通する溶媒排出空間を設ける、第一手順と、
(2)前記微小物質と前記発色基質と第一溶媒とを含む第一溶液を前記溶液導入空間内に導入する第二手順と、
(3)前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒を含む第二液体を前記溶液導入空間に導入し、前記溶液導入空間と前記凹部内とに導入された前記第一溶媒のうち前記溶液導入空間に導入された前記第一溶媒を前記溶液排出空間へ排出して、これによって前記凹部内に、前記第二液体で被覆されかつ前記微小物質を包含する、前記第一液体の液滴を形成する第三手順と、
(4)前記液滴内に存在する前記発色基質の吸光度変化及び/又は蛍光を検出する第四手順と、
を含む方法。
[請求項13]
 微小物質が封入される凹部が互いに隔てられて複数形成された表面を備える基板と、前記基板の凹部形成面の上方に配置される挿入体と、を含んでなる微小物質検出用デバイスであり、
前記挿入体は、前記基板との相対的な位置を位置決めするための支持部を備え、
前記基板の前記凹部形成面と、その上方に対向配置された前記挿入体の下面との間に溶液導入空間が設けられ、
前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間、前記基板内及び/又は前記挿入体内に位置して、前記溶液導入空間と連通する溶液排出空間が設けられ、かつ、
前記挿入体及び/又は前記基板に、前記溶液導入空間にアウトレットを有する流路が形成されている、デバイス。
[請求項14]
 前記溶液導入空間内に保持された第一溶媒が、前記流路を通じて前記溶液導入空間内に導入される、前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒に置換されて前記溶液排出空間へ排出され得るように構成された、請求項13記載のデバイス。
[請求項15]
 前記溶液導入空間内及び前記凹部内に保持された、前記微小物質と前記第一溶媒を含む第一液体のうち前記溶液導入空間内に保持された該第一液体が、前記流路を通じて前記溶液導入空間内に導入される、前記第一溶媒と非混和性の第二溶媒を含む第二液体によって前記溶液排出空間へ排出されて、前記凹部内に、前記第二液体で被覆されかつ前記微小物質を包含する、前記第一液体の液滴が形成されるように構成された、請求項14記載のデバイス。
[請求項16]
 前記溶媒排出空間が、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間に設けられた、請求項13記載のデバイス。
[請求項17]
 前記溶媒排出空間が、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板内に設けられた、請求項13記載のデバイス。
[請求項18]
 記溶媒排出空間が、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間及び前記基板内に設けられた、請求項13記載のデバイス。
[請求項19]
 前記溶媒排出空間が、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記挿入体内に設けられた、請求項13記載のデバイス。
[請求項20]
 前記溶媒排出空間が、前記挿入体の前記下面よりも上方であって、かつ前記基板と前記挿入体との間及び前記挿入体に設けられた、請求項13記載のデバイス。
[請求項21]
 前記挿入体は挿入方向の両端にフリンジを備えたボビン状形状を有し、
該挿入体の前記下面は、前記基板の前記凹部形成面と略同一形状を有する第一フリンジとされ、
該第一フリンジは、前記基板の前記凹部形成面の上方空間を、該第一フリンジと前記凹部形成面との間に位置する前記溶液導入空間と、該第一フリンジよりも上方に位置する前記溶液排出空間とに、両空間を区画する、請求項13記載のデバイス。
[請求項22]
 前記支持部は、前記挿入体の上端側に周設された第二フリンジであり、
該第二フリンジは、前記基板の凹部形成面の上方への配置時において前記基板に係止し、前記挿入体の前記第一フリンジから該第二フリンジまでの高さが、前記溶液排出空間の高さである、請求項21記載のデバイス。
[請求項23]
 前記支持部は、前記挿入体の前記下面に配設された突起であり、
前記突起の高さが、前記溶液導入空間の高さである、請求項21記載のデバイス。
[請求項24]
 前記凹部形成面の上方への配置時において、該第一フリンジと前記基板との間に形成される間隙が、前記溶液導入空間と前記溶液排出空間とを液体流通可能に連通する、請求項21~23のいずれか一項に記載のデバイス。
[請求項25]
 前記挿入体の前記第一フリンジは、切欠を有し、
前記凹部形成面の上方への配置時において、該切欠が、前記溶液導入空間と前記溶液排出空間とを液体流通可能に連通する、請求項20~22のいずれか一項に記載のデバイス。
[請求項26]
 前記挿入体が、少なくともその下面において光不透過性である、請求項13~25のいずれか一項に記載のデバイス。
[請求項27]
 前記挿入体の前記基板の凹部形成面の上方への配置時において、前記支持部が前記基板に嵌合する、請求項13~26のいずれか一項に記載のデバイス。
[請求項28]
 前記基板の温度を制御する温度調節器をさらに備える、請求項13~27のいずれか一項に記載のデバイス。
[請求項29]
 前記凹部内に存在する前記微小物質を光学的、電気的及び/又は磁気的に検出する検出器をさらに備える、請求項13~28のいずれか一項に記載のデバイス。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • JAPAN SCIENCE AND TECHNOLOGY AGENCY
  • Inventor
  • NOJI Hiroyuki
  • TABATA Kazuhito
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DJ DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JO JP KE KG KH KN KP KR KW KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
Reference ( R and D project ) CREST Creation of Nanosystems with Novel Functions through Process Integration AREA
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