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JP2009145256A - Microchip and microchip analyzing system - Google Patents

Microchip and microchip analyzing system Download PDF

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JP2009145256A
JP2009145256A JP2007324468A JP2007324468A JP2009145256A JP 2009145256 A JP2009145256 A JP 2009145256A JP 2007324468 A JP2007324468 A JP 2007324468A JP 2007324468 A JP2007324468 A JP 2007324468A JP 2009145256 A JP2009145256 A JP 2009145256A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
liquid
microchip
path
inflow
channel
Prior art date
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Pending
Application number
JP2007324468A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akihisa Nakajima
彰久 中島
Yasuhiro Santo
康博 山東
Kusunoki Higashino
楠 東野
Yoichi Aoki
洋一 青木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Original Assignee
Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Medical and Graphic Inc filed Critical Konica Minolta Medical and Graphic Inc
Priority to JP2007324468A priority Critical patent/JP2009145256A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a microchip capable of bringing a plurality of kinds of liquids to flow into each other and then branching them at a prescribed mixture ratio, even if the length of its mixing channel is short. <P>SOLUTION: The microchip includes: a first inflow channel 101 for bringing first liquid to flow into a confluence section JC; a second inflow channel 102 and a third inflow channel 103 for bringing second liquid different from the first liquid to flow into the confluence section from an area being in the same plane as and on both the sides of the first inflow channel; an intermediate channel 110 for feeding the first liquid and the second liquid from the confluence section JC to a branch section SP, in the state of a laminar flow; a first outflow channel 111 for branching the confluent liquid of the first liquid and the second liquid fed from the second inflow channel 102 from the branch section SP, while keeping the laminar flow state from the confluence section JC; and a second outflow channel 112 for branching the confluent liquid of the first liquid and the second liquid fed from the third inflow channel 103 from the branch section SP, while keeping the laminar flow state. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロチップ及びマイクロチップ分析システムに関する。   The present invention relates to a microchip and a microchip analysis system.

近年、微細流路が集積加工されたマイクロチップ内において、複数の液体を混合して反応させ、当該反応の状態を検出して分析を行うマイクロ総合分析システム(Micro Total Analysis System;μTAS)が注目されている。   In recent years, a micro total analysis system (μTAS) has been attracting attention, in which a plurality of liquids are mixed and reacted in a microchip in which microchannels are integrated and processed, and the state of the reaction is detected and analyzed. Has been.

μTASでは、試料の量が少ない、反応時間が短い、廃棄物が少ない等のメリットがある。医療分野に使用した場合、検体(血液、尿、拭い液等)の量を少なくすることで患者への負担を軽減でき、試薬の量を少なくすることで検査のコストを下げることができる。また、検体、試薬の量が少ないことから、反応時間が大幅に短縮され、検査の効率化が図れる。さらに、装置が小型であるため小さな医療機関にも設置することができ、場所を選ばず迅速に検査を行うことができる。   μTAS has advantages such as a small amount of sample, a short reaction time, and a small amount of waste. When used in the medical field, the burden on the patient can be reduced by reducing the amount of specimen (blood, urine, wiping liquid, etc.), and the cost of the test can be reduced by reducing the amount of reagent. In addition, since the amount of sample and reagent is small, the reaction time is greatly shortened, and the efficiency of the test can be improved. Furthermore, since the device is small, it can be installed in a small medical institution, and a test can be performed quickly regardless of location.

マイクロチップを用いる検査では、例えば特許文献1に示すように、マイクロチップをマイクロポンプに接続し、マイクロポンプから駆動液を供給することでマイクロチップ内の流路に収容されている検体や試薬を送液している。検体と試薬、又は試薬同士を混合する場合には、複数の流路が合流する合流部を設け、当該合流部で混合を行っている。   In a test using a microchip, for example, as shown in Patent Document 1, a microchip is connected to a micropump, and a driving liquid is supplied from the micropump so that a specimen or reagent contained in a flow path in the microchip is removed. The liquid is being delivered. When mixing a specimen and a reagent or reagents, a merging portion where a plurality of flow paths merge is provided, and mixing is performed at the merging portion.

また特許文献2に開示されているマイクロチップでは、2種類の試料RG1、RG2を合流部JCTで合流させている。そして合流した2種類の試料は相分離した相流となって経路A3を流れ、下流側の分岐部BFRで再び試料RG1、RG2のそれぞれに分かれて排出口から排出させるマイクロチップが開示されている。
特開2006−266923号公報 特開2006−116479号公報
In the microchip disclosed in Patent Document 2, two types of samples RG1 and RG2 are merged at the junction JCT. Then, a microchip is disclosed in which the two kinds of joined samples flow as a phase-separated phase flow and flow through the path A3, and are again separated into the samples RG1 and RG2 at the downstream branching section BFR and discharged from the discharge port. .
JP 2006-266923 A JP 2006-116479 A

特許文献1に開示されたマイクロチップでは、2種類の液を十分に混合させるためには長い混合流路15を送液させている。このような場合に所定の混合比で混合させた混合液を分割させるような場合には、当該混合流路15で十分混合させた後に分岐部を設ける必要があり、設計の自由度に制限を受けていた。   In the microchip disclosed in Patent Document 1, a long mixing channel 15 is fed in order to sufficiently mix two kinds of liquids. In such a case, when the mixed liquid mixed at a predetermined mixing ratio is to be divided, it is necessary to provide a branch portion after sufficiently mixing in the mixing flow path 15, which limits the degree of freedom in design. I was receiving.

また、特許文献2に開示されたマイクロチップは、試料を送る際に、乱流を生じさせずに送るものであり、2種類の試料の混合をさせるためのものではない。   In addition, the microchip disclosed in Patent Document 2 is to send a sample without causing turbulent flow, and not to mix two types of samples.

本願発明は上記問題に鑑み、混合流路の長さが短い場合であっても、複数種類の液体を合流させた後に所定の混合比率で分岐させことが可能なマイクロチップを得ることを目的とするものである。   In view of the above problems, the present invention has an object to obtain a microchip that can be branched at a predetermined mixing ratio after a plurality of types of liquids are merged even when the length of a mixing channel is short. To do.

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。   The above object is achieved by the invention described below.

(1)接続された外部のマイクロポンプからの駆動液が注入される上流開口部と、
該上流開口部に連通して設けられ、液体を貯留する複数の貯留部と、
前記貯留部からの液体を送液する微細流路と、
該微細流路内に設けられ複数の微細流路を送液された液体を合流させる合流部と、
該合流部で合流させた液体を分流させる分岐部と、
を有するマイクロチップであって、
第1液体を前記合流部に流入させる第1流入路と、
第1液体とは異なる第2液体を前記合流部において前記第1流入路の同一平面内の両側から合流させる第2流入路及び第3流入路と、
前記合流部から前記分岐部まで第1液体及び第2液体を層流をなした状態で送液させる中間流路と、
前記第2流入路から送液された第2液体と前記第1液体との合流液体を前記合流部から層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第1流出路と、
前記第3流入路から送液された第2液体と前記第1液体との合流液体を層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第2流出路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
(1) an upstream opening into which a driving liquid from a connected external micropump is injected;
A plurality of storage portions provided in communication with the upstream opening and storing liquid;
A fine channel for feeding the liquid from the reservoir,
A merging portion that is provided in the fine flow path and merges the liquid sent through the plurality of fine flow paths;
A branch part for diverting the liquid joined at the joining part;
A microchip having
A first inflow path for allowing the first liquid to flow into the junction,
A second inflow path and a third inflow path that join a second liquid different from the first liquid from both sides in the same plane of the first inflow path at the merge portion;
An intermediate flow path for sending the first liquid and the second liquid in a laminar flow from the junction to the branch; and
A first outflow path for diverting the merged liquid of the second liquid sent from the second inflow path and the first liquid from the branch section in a state of forming a laminar flow from the merge section;
A second outflow path for diverting the combined liquid of the second liquid sent from the third inflow path and the first liquid from the branch portion in a laminar state;
A microchip comprising:

(2)上記(1)に記載のマイクロチップを収容可能で、
収容したマイクロチップの上流開口部に駆動液を送液するマイクロポンプと、
を有することを特徴とするマイクロチップ分析システム。
(2) The microchip according to (1) can be accommodated,
A micropump for sending the driving liquid to the upstream opening of the housed microchip;
A microchip analysis system comprising:

本発明によれば、混合流路の長さが短い場合であっても、複数種類の液体を合流させた後に所定の混合比率で分岐させことが可能なマイクロチップを得ることが可能となる。   According to the present invention, even when the length of the mixing channel is short, it is possible to obtain a microchip that can be branched at a predetermined mixing ratio after a plurality of types of liquids are merged.

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。   Although the present invention will be described based on an embodiment, the present invention is not limited to the embodiment.

[分析システムの装置構成]
図1は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム8の外観図である。マイクロチップ分析システム8は、マイクロチップ1に予め注入された検体と試薬とを自動的に反応させ、反応結果を自動的に出力する装置である。
[Analytical system configuration]
FIG. 1 is an external view of a microchip analysis system 8 using the microchip according to the present embodiment. The microchip analysis system 8 is a device that automatically reacts a sample and a reagent previously injected into the microchip 1 and automatically outputs a reaction result.

マイクロチップ分析システム8の筐体82には、マイクロチップ1を装置内部に挿入するための挿入口83、表示部84、メモリカードスロット85、プリント出力口86、操作パネル87、外部入出力端子88が設けられている。   A housing 82 of the microchip analysis system 8 includes an insertion port 83 for inserting the microchip 1 into the apparatus, a display unit 84, a memory card slot 85, a print output port 86, an operation panel 87, and an external input / output terminal 88. Is provided.

検査担当者は、図1の矢印方向にマイクロチップ1を挿入し、操作パネル87を操作して検査を開始させる。マイクロチップ分析システム8の内部では、マイクロチップ1内の反応の検査が自動的に行われ、検査が終了すると表示部84に結果が表示される。検査結果は操作パネル87の操作により、プリント出力口86よりプリントを出力したり、メモリカードスロット85に挿入されたメモリカードに記憶したりすることができる。また、外部入出力端子88から例えばLANケーブルを使って、パソコンなどにデータを保存することができる。検査終了後、検査担当者はマイクロチップ1を挿入口83から取り出す。   The person in charge of inspection inserts the microchip 1 in the direction of the arrow in FIG. 1 and operates the operation panel 87 to start the inspection. In the microchip analysis system 8, the reaction in the microchip 1 is automatically inspected, and when the inspection is completed, the result is displayed on the display unit 84. The inspection result can be output from the print output port 86 or stored in a memory card inserted in the memory card slot 85 by operating the operation panel 87. Further, data can be stored in the personal computer or the like from the external input / output terminal 88 using, for example, a LAN cable. After completion of the inspection, the inspection person takes out the microchip 1 from the insertion port 83.

図2は、本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム8の概略斜視図であり、図3は構成図である。図2及び図3においては、マイクロチップが図1に示す挿入口83から挿入され、セットが完了している状態を示している。   FIG. 2 is a schematic perspective view of a microchip analysis system 8 using the microchip according to the present embodiment, and FIG. 3 is a configuration diagram. 2 and 3, the microchip is inserted through the insertion port 83 shown in FIG. 1 and the setting is completed.

マイクロチップ分析システム8は、マイクロチップ1に予め注入された検体及び試薬を送液するための駆動液L0を貯留する駆動液タンク70、マイクロチップ1に駆動液L0を供給するためのマイクロポンプ5、マイクロポンプ5とマイクロチップ1とを駆動液L0が漏れないように接続するポンプ接続部6、マイクロチップ1の必要部分を温調する温度調節ユニット3、マイクロチップ1をずれないように温度調節ユニット3及びポンプ接続部6に密着させるためのチップ押圧板2、チップ押圧板2を昇降させるための押圧板駆動部21、マイクロチップ1をマイクロポンプ5に対して精度良く位置決めする規制部材22、マイクロチップ1内の検体と試薬との反応状態等を検出する光検出部4(4a及び4b)、等を備えている。   The microchip analysis system 8 includes a driving liquid tank 70 that stores a driving liquid L0 for feeding a sample and a reagent previously injected into the microchip 1, and a micropump 5 for supplying the driving liquid L0 to the microchip 1. The pump connection part 6 that connects the micropump 5 and the microchip 1 so that the driving liquid L0 does not leak, the temperature control unit 3 that controls the temperature of the necessary part of the microchip 1, and the temperature control so that the microchip 1 does not deviate. A chip pressing plate 2 for bringing the chip pressing plate 2 into close contact with the unit 3 and the pump connection unit 6; a pressing plate driving unit 21 for moving the chip pressing plate 2 up and down; a regulating member 22 for positioning the microchip 1 with respect to the micro pump 5 with high accuracy; A light detection unit 4 (4a and 4b) for detecting a reaction state between the specimen and the reagent in the microchip 1 is provided.

チップ押圧板2は、初期状態においては、図3に示す位置より上方に退避している。これにより、マイクロチップ1は矢印X方向に挿抜可能であり、検査担当者は挿入口83(図1参照)から規制部材22に当接するまでマイクロチップ1を挿入する。その後、チップ押圧板2は、押圧板駆動部21により下降してマイクロチップ1に当接し、マイクロチップ1の下面が温度調節ユニット3及びポンプ接続部6に密着される。   The chip pressing plate 2 is retracted upward from the position shown in FIG. 3 in the initial state. Thereby, the microchip 1 can be inserted / removed in the direction of the arrow X, and the person inspecting inserts the microchip 1 from the insertion port 83 (see FIG. 1) until it comes into contact with the regulating member 22. Thereafter, the chip pressing plate 2 is lowered by the pressing plate driving unit 21 and comes into contact with the microchip 1, and the lower surface of the microchip 1 is in close contact with the temperature adjustment unit 3 and the pump connection unit 6.

温度調節ユニット3は、マイクロチップ1と対向する面にペルチェ素子31及びヒータ32を備え、マイクロチップ1がマイクロチップ分析システム8にセットされたときに、ペルチェ素子31及びヒータ32がマイクロチップ1に密着するようになっている。試薬が収容されている部分をペルチェ素子31で冷却して試薬が変性しないようにしたり、検体と試薬とが反応する反応部139をヒータ32で加熱して反応を促進させたりする。   The temperature control unit 3 includes a Peltier element 31 and a heater 32 on the surface facing the microchip 1. When the microchip 1 is set in the microchip analysis system 8, the Peltier element 31 and the heater 32 are attached to the microchip 1. It comes to adhere closely. A part containing the reagent is cooled by the Peltier element 31 so that the reagent is not denatured, or the reaction part 139 where the specimen and the reagent react is heated by the heater 32 to promote the reaction.

発光部4a及び受光部4bから構成される光検出部4では、発光部4aからの光をマイクロチップ1に照射し、マイクロチップ1を透過した光を受光部4bにより検出する。受光部4bはチップ押圧板2の内部に一体的に設けられている。発光部4a及び受光部4bは、図3に示すマイクロチップ1の被検出部148に対向するように設けられている。   In the light detection unit 4 including the light emitting unit 4a and the light receiving unit 4b, the light from the light emitting unit 4a is irradiated to the microchip 1, and the light transmitted through the microchip 1 is detected by the light receiving unit 4b. The light receiving portion 4b is integrally provided inside the chip pressing plate 2. The light emitting part 4a and the light receiving part 4b are provided so as to face the detected part 148 of the microchip 1 shown in FIG.

マイクロポンプ5は、ポンプ室52、ポンプ室52の容積を変化させる圧電素子51、ポンプ室52のマイクロチップ1側に位置する第1絞り流路53、ポンプ室の駆動液タンク70側に位置する第2絞り流路54、等から構成されている。第1絞り流路53及び第2絞り流路54は絞られた狭い流路となっており、また、第1絞り流路53は第2絞り流路54よりも長い流路となっている。   The micropump 5 is located on the pump chamber 52, the piezoelectric element 51 that changes the volume of the pump chamber 52, the first throttle channel 53 located on the microchip 1 side of the pump chamber 52, and the driving fluid tank 70 side of the pump chamber. The second throttle channel 54 is formed. The first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 are narrow and narrow channels, and the first throttle channel 53 is longer than the second throttle channel 54.

駆動液L0を順方向(マイクロチップ1に向かう方向)に送液する場合には、まず、ポンプ室52の容積を急激に減少させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、短い絞り流路である第2絞り流路54において乱流が発生し、第2絞り流路54における流路抵抗が長い絞り流路である第1絞り流路53に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室52内の駆動液L0は、第1絞り流路53の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室52の容積を緩やかに増加させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、ポンプ室52内の容積増加に伴って駆動液L0が第1絞り流路53及び第2絞り流路54から流れ込む。このとき、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて長さが短いので、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて流路抵抗が小さくなり、ポンプ室52内には第2絞り流路54の方から支配的に駆動液L0が流入する。以上の動作を圧電素子51が繰り返すことにより、駆動液L0が順方向に送液されることになる。   When the driving liquid L0 is fed in the forward direction (the direction toward the microchip 1), first, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is rapidly reduced. Then, a turbulent flow is generated in the second throttle channel 54 that is a short throttle channel, and the channel resistance in the second throttle channel 54 is relatively larger than that of the first throttle channel 53 that is a throttle channel. growing. As a result, the driving liquid L0 in the pump chamber 52 is predominantly pushed toward the first throttle channel 53 and fed. Next, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is gradually increased. Then, the driving liquid L0 flows from the first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 as the volume in the pump chamber 52 increases. At this time, since the length of the second throttle channel 54 is shorter than that of the first throttle channel 53, the channel resistance of the second throttle channel 54 is smaller than that of the first throttle channel 53. Thus, the driving liquid L 0 flows into the pump chamber 52 predominantly from the second throttle channel 54. When the piezoelectric element 51 repeats the above operation, the driving liquid L0 is fed in the forward direction.

一方、駆動液L0を逆方向(駆動液タンク70に向かう方向)に送液する場合には、まず、ポンプ室52の容積を緩やかに減少させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて長さが短いので、第2絞り流路54の方が第1絞り流路53と比べて流路抵抗が小さくなる。これにより、ポンプ室52内の駆動液L0は、第2絞り流路54の方に支配的に押し出され送液される。次に、ポンプ室52の容積を急激に増加させるように圧電素子51を駆動する。そうすると、ポンプ室52内の容積増加に伴って駆動液L0が第1絞り流路53及び第2絞り流路54から流れ込む。このとき、短い絞り流路である第2絞り流路54において乱流が発生し、第2絞り流路54における流路抵抗が長い絞り流路である第1絞り流路53に比べて相対的に大きくなる。これにより、ポンプ室52内には第1絞り流路53の方から支配的に駆動液L0が流入する。以上の動作を圧電素子51が繰り返すことにより、駆動液L0が逆方向に送液されることになる。   On the other hand, when the driving liquid L0 is fed in the reverse direction (direction toward the driving liquid tank 70), first, the piezoelectric element 51 is driven so that the volume of the pump chamber 52 is gradually reduced. Then, since the length of the second throttle channel 54 is shorter than that of the first throttle channel 53, the channel resistance of the second throttle channel 54 is smaller than that of the first throttle channel 53. . As a result, the driving liquid L0 in the pump chamber 52 is predominantly pushed out toward the second throttle channel 54 and fed. Next, the piezoelectric element 51 is driven so as to rapidly increase the volume of the pump chamber 52. Then, the driving liquid L0 flows from the first throttle channel 53 and the second throttle channel 54 as the volume in the pump chamber 52 increases. At this time, turbulent flow is generated in the second throttle channel 54, which is a short throttle channel, and the channel resistance in the second throttle channel 54 is relatively larger than that of the first throttle channel 53, which is a throttle channel. Become bigger. As a result, the driving liquid L 0 flows into the pump chamber 52 predominantly from the first throttle channel 53. When the piezoelectric element 51 repeats the above operation, the driving liquid L0 is fed in the reverse direction.

ポンプ接続部6は、必要なシール性を確保して駆動液の漏出を防止するために、ポリテトラフルオロエチレン、シリコーン樹脂などの柔軟性(弾性、形状追随性)をもつ樹脂によって密着面が形成されることが好ましい。このような柔軟性を有する密着面は、例えばマイクロチップの構成基材自体によるものであってもよく、また、ポンプ接続部6における流路開口の周囲に貼着された柔軟性を有する別途の部材によるものであってもよい。   The pump connection portion 6 is formed of a close contact surface made of a resin having flexibility (elasticity, shape followability) such as polytetrafluoroethylene or silicone resin in order to ensure necessary sealing performance and prevent leakage of driving fluid. It is preferred that Such a close contact surface having flexibility may be, for example, due to the constituent substrate of the microchip itself, or may be a separate additional having flexibility attached around the flow path opening in the pump connection portion 6. It may be due to a member.

[マイクロチップ1の構成]
図4は、本実施形態に係るマイクロチップ1の一例を示すものである。同図においては被覆基板が取り外された状態での微細流路及び流路エレメントの配置を模式的に示している。
[Configuration of Microchip 1]
FIG. 4 shows an example of the microchip 1 according to the present embodiment. In the same figure, arrangement | positioning of the microchannel and channel element in the state from which the coating substrate was removed is shown typically.

マイクロチップ1には、疎水性の基材を用いて、液状の試薬と同じく液状の検体(試料)をマイクロチップ1上で混合・反応させるための微細流路及び流路エレメントが配設されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されており、例えぱ幅wは数十〜数百μm、好ましくは50〜300μmで、高さhは25〜1000μm程度、好ましくは50〜300μmである。   The microchip 1 is provided with a fine channel and a channel element for mixing and reacting a liquid specimen (sample) on the microchip 1 using a hydrophobic base material in the same manner as a liquid reagent. Yes. The fine channel is formed in the order of micrometers, for example, the width w is several tens to several hundreds μm, preferably 50 to 300 μm, and the height h is about 25 to 1000 μm, preferably 50 to 300 μm.

以下、マイクロチップにおける反応及び検出の工程について説明する。図4に示すマイクロチップ1は、2つの反応検出流路が対称的(図中、左半分と右半分)に配置されている。例えば、左半分の反応検出流路は検体と試薬との反応検出に用いられ、右半分は反応検出が正常に行われているかをモニタリングするためのインターナルコントロールと試薬との反応検出に用いられる。2つの反応検出流路は対称的に配置され基本的に同様の流路構成であるので、以下では、左半分の検体と試薬との反応検出流路のみについて説明する。   Hereinafter, the reaction and detection steps in the microchip will be described. In the microchip 1 shown in FIG. 4, the two reaction detection flow paths are symmetrically arranged (left half and right half in the figure). For example, the reaction detection channel in the left half is used for detecting the reaction between the sample and the reagent, and the right half is used for detecting the reaction between the internal control and the reagent for monitoring whether the reaction detection is normally performed. . Since the two reaction detection channels are symmetrically arranged and basically have the same channel configuration, only the reaction detection channel for the left half of the sample and the reagent will be described below.

g(又はg1乃至g8)は、マイクロチップ1の一方の面から外部へ解放された上流開口部である。これらの複数の上流開口部gはポンプ接続部6を介してマイクロチップ1をマイクロポンプ5に重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプ5の接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプ5に連通される。そして当該上流開口部から送液を行うための駆動液L0が注入される。   g (or g1 to g8) is an upstream opening that is released from one surface of the microchip 1 to the outside. The plurality of upstream openings g are aligned with the channel openings provided on the connection surface of the micropump 5 when the microchip 1 is overlapped and connected to the micropump 5 via the pump connection 6. It communicates with the micropump 5. Then, a driving liquid L0 for feeding liquid is injected from the upstream opening.

ij(又はij1乃至ij3)は試薬或いは検体等の液体(以下、単に試薬液ともいう)を注入する注入孔であり、マイクロチップ1の上方の面から外部へ解放された開口となっている。各注入孔ijそれぞれの近傍の上流開口部gを開口した状態で試薬液を注入する。注入された液体は、近傍の上流開口部gに向かって微細流路を送られることになる。本実施形態においては当該液体を蓄えておく微細流路の一部を貯留部st(或いはst1乃至8)として用いている。試薬液注入時には、上流開口部g及び注入孔ijが開いており、試薬注入後に注入孔ijのみを封止する。そして貯留部st、上流開口部gに連通するマイクロポンプ5から送り込まれる駆動液L0により、空気を間に介して試薬或いは検体等の液体は送液される。   ij (or ij1 to ij3) is an injection hole for injecting a liquid such as a reagent or a specimen (hereinafter also simply referred to as a reagent liquid), and is an opening opened to the outside from the upper surface of the microchip 1. The reagent solution is injected with the upstream opening g in the vicinity of each injection hole ij open. The injected liquid is sent through the fine channel toward the nearby upstream opening g. In the present embodiment, a part of the fine channel for storing the liquid is used as the storage part st (or st1 to 8). At the time of reagent solution injection, the upstream opening g and the injection hole ij are opened, and only the injection hole ij is sealed after the reagent injection. Then, a liquid such as a reagent or a specimen is sent through the air by the driving liquid L0 sent from the micropump 5 communicating with the reservoir st and the upstream opening g.

貯留部st1、st2、st3には、遺伝子増幅反応に用いられる試薬液が予め収容されている。そして貯留部st2、st3に貯留されている試薬液は、貯留部st1に貯留されている第1の試薬液L1(第1液体)とは異なる種類の第2の試薬液L2(第2液体)が貯留されている。   In the reservoirs st1, st2, and st3, reagent solutions used for gene amplification reactions are stored in advance. The reagent solution stored in the storage units st2 and st3 is different from the first reagent solution L1 (first liquid) stored in the storage unit st1, and is different from the second reagent solution L2 (second liquid). Is stored.

JCは合流部であり、SPは分岐部である。上流側の貯留部st1乃至st3に貯留していた試薬液は、当該合流部JCで合流して、再び分岐部SPで分流する。2種類の液体の合流、分流に関しては、詳しくは後述する。   JC is a junction and SP is a branch. The reagent liquids stored in the upstream storage units st1 to st3 merge at the junction JC and then branch again at the branch SP. Details of the joining and splitting of the two types of liquid will be described later.

130は試薬液収容部であり、上流側で合流した試薬液が混合される。貯留部st4には検体が貯留され、貯留部st5には試薬を貯留する。試薬液収容部130、貯留部st5の試薬液と、貯留部st4の検体とは、合流路131で合流する。   Reference numeral 130 denotes a reagent solution storage unit in which reagent solutions that have joined together on the upstream side are mixed. The specimen is stored in the storage unit st4, and the reagent is stored in the storage unit st5. The reagent solution storage unit 130, the reagent solution in the storage unit st5, and the sample in the storage unit st4 merge in the joint channel 131.

合流路131の下流には、上記検体と試薬とを十分に分子拡散させて混合するための混合流路138が設けられている。混合流路138の下流には、反応部139が設けられている。   A mixing flow path 138 is provided downstream of the combined flow path 131 for mixing the sample and the reagent with sufficient molecular diffusion. A reaction unit 139 is provided downstream of the mixing channel 138.

反応部139は、混合流路138で十分混合された検体と試薬との混合液を加熱反応させる部位で、マイクロチップ1をマイクロチップ分析システム8にセットした際に、反応部139にマイクロチップ分析システム8のヒータ32が対向するようになっている。反応部139をヒータ32により加熱することにより、遺伝子増幅反応が行われる。当該遺伝子増幅反応により反応部139で増幅された増幅産物は、被検出部148へ送液され、光検出部4により検出が行われる。   The reaction unit 139 is a part that heats and reacts the mixed liquid of the sample and the reagent sufficiently mixed in the mixing channel 138. When the microchip 1 is set in the microchip analysis system 8, the reaction unit 139 performs microchip analysis. The heaters 32 of the system 8 are opposed to each other. The gene amplification reaction is performed by heating the reaction unit 139 with the heater 32. The amplification product amplified by the reaction unit 139 by the gene amplification reaction is sent to the detection unit 148 and detected by the light detection unit 4.

被検出部148において、増幅産物を検出する手段について説明する。被検出部148では増幅産物をそのまま光検出することはできず、一般には、増幅産物を被検出部148の流路壁に担持されている反応物質と反応させることにより増幅産物を被検出部148にトラップさせ、さらに増幅産物に蛍光標識したプローブを結合させて光学的に検出できるようにしている。被検出部148の少なくともその検出部分は、光学的測定を可能とするために透明な材質、好ましくは透明なプラスチックとなっている。   A means for detecting the amplification product in the detected part 148 will be described. The detected part 148 cannot detect the amplified product as it is, and in general, the amplified product is reacted with the reactant carried on the flow path wall of the detected part 148 to thereby detect the amplified product. In addition, a fluorescently labeled probe is bound to the amplification product so that it can be detected optically. At least the detection part of the detected part 148 is made of a transparent material, preferably a transparent plastic, in order to enable optical measurement.

ここで具体的に遺伝子検査を例にして説明する。   Here, the genetic test will be specifically described as an example.

(1)試薬はビオチン修飾したプライマーであり、反応部139において検体の遺伝子増幅を行い、増幅された遺伝子を変性処理により一本鎖にした反応後の検体を被検出部148に送る。被検出部148の流路壁には予めストレプトアビジン等のビオチン親和性タンパク質(アビジン、ストレプトアビジン、エクストラアビジン、好ましくはストレプトアビジン)が反応物質として担持されて固定化されている。反応部139で反応後の検体が被検出部148に流入すると、ビオチン親和性タンパク質と、プローブ物質に標識されたビオチンと、の結合反応によって検体の遺伝子が被検出部148の流路壁に固定化(トラップ)される。前述したビオチン親和性タンパク質とビオチンとの結合反応は、公知のアビチン−ビオチン反応である。   (1) The reagent is a biotin-modified primer, and the sample of the sample is amplified in the reaction unit 139, and the sample after reaction in which the amplified gene is made into a single strand by denaturation treatment is sent to the detection unit 148. A biotin-affinity protein such as streptavidin (avidin, streptavidin, extraavidin, preferably streptavidin) is supported and immobilized in advance on the channel wall of the detection portion 148 as a reactive substance. When the sample after the reaction in the reaction part 139 flows into the detected part 148, the gene of the specimen is fixed to the channel wall of the detected part 148 by a binding reaction between the biotin affinity protein and biotin labeled on the probe substance. Is trapped. The above-described binding reaction between the biotin affinity protein and biotin is a known avidin-biotin reaction.

さらに、増幅産物(この例では増幅遺伝子)をトラップする工程を経て、増幅遺伝子をトラップした被検出部148に、末端にFITC(Fluorescein isothiocyanate)で蛍光標識したプローブDNAを流し、これを固定化した遺伝子にハイブリダイズさせる。(予め増幅遺伝子と蛍光標識したプローブDNAとをハイブリダイズさせたものを被検出部でトラップしもよい。)
(2)微細流路内にFITCに特異的に結合する抗FITC抗体で表面を修飾した金コロイド液を流し、これにより遺伝子にハイブリダイズしたFITC修飾プローブに、その金コロイドを吸着させる。
Further, through a step of trapping an amplification product (in this example, an amplification gene), a probe DNA fluorescently labeled with FITC (Fluorescein isothiocyanate) is passed to the detected portion 148 that traps the amplification gene, and this is immobilized. Hybridize to the gene. (A previously hybridized amplification gene and fluorescently labeled probe DNA may be trapped at the detected portion.)
(2) A gold colloid solution whose surface is modified with an anti-FITC antibody that specifically binds to FITC is allowed to flow into the microchannel, and thereby the gold colloid is adsorbed to the FITC-modified probe hybridized with the gene.

(3)上記微細流路の金コロイドの濃度を光学的に測定する。   (3) The concentration of the gold colloid in the fine channel is optically measured.

以上のように、被検出部148では、微細流路に収容される各試薬が順に送液され被検出部148に固定化されている反応物質と反応を行うが、この順序は予め決まっている。   As described above, in the detected part 148, each reagent contained in the fine channel is sequentially sent and reacts with the reactants immobilized on the detected part 148. This order is determined in advance. .

反応部139から被検出部148に送液された増幅産物は、当該被検出部148にて反応物質と反応を開始する(例えばアビチン−ビオチン反応)。   The amplification product sent from the reaction unit 139 to the detection unit 148 starts a reaction with the reactant in the detection unit 148 (for example, an avidin-biotin reaction).

次に、上流開口部g6から駆動液L0の送り込みを開始し、貯留部st6の試料(例えばプローブDNA)を下流側の被検出部148に送液することにより被検出部148の反応物質とハイブリダイゼーション反応が行われる。   Next, the feeding of the driving liquid L0 from the upstream opening g6 is started, and the sample (for example, probe DNA) in the storage unit st6 is fed to the downstream detection target 148, whereby the reactants 148 and the reactants in the detection target 148 are high. A hybridization reaction is performed.

その後、上流開口部g7から駆動液L0の送り込みを開始し、貯留部st7の色素液(例えばPEG化金コロイド)を被検出部148に送液することにより被検出部148にて抗原抗体反応が開始される。金コロイドが増幅産物と反応した後、被検出部148にて検出する際、余分な金コロイドが存在する。この余剰な金コロイドを洗い流すため、上流開口部g8から駆動液L0の送り込みを開始することにより貯留部st8の洗浄液が、被検出部148に送液される。   Thereafter, the feeding of the driving liquid L0 from the upstream opening g7 is started, and the dye solution (for example, PEGylated gold colloid) in the storage part st7 is fed to the detected part 148, whereby the antigen-antibody reaction is caused in the detected part 148. Be started. After the gold colloid reacts with the amplification product, an extra gold colloid is present when it is detected by the detected portion 148. In order to wash away this surplus gold colloid, the cleaning liquid in the storage part st8 is sent to the detected part 148 by starting to feed the driving liquid L0 from the upstream opening g8.

被検出部148に送液され検出のための反応が行われた増幅産物は、光検出部4により検出が行われる。そして検出後の増幅産物は、廃液部160に送液される。   The amplification product that has been sent to the detected portion 148 and subjected to a reaction for detection is detected by the light detecting portion 4. The amplified product after detection is sent to the waste liquid section 160.

[本実施形態に係る要部の流路構成]
図5及び図6は、本実施形態に係る要部の流路構成を模式的に示したものである。図4の破線領域に相当する。
[Flow path configuration of main part according to this embodiment]
5 and 6 schematically show the flow path configuration of the main part according to the present embodiment. This corresponds to the broken line region in FIG.

同図において101は第1の流入路、102は第2の流入路、103は第3の流入路、JCは合流部、110は中間流路、SPは分岐部、111は第1の流出路、112は第2の流出路である。そして流出路111及び流出路112はそれぞれ下流側の別個の試薬液収容部130に連通されている。また注入孔ij、上流開口部gを除いた各流路は同一平面上に形成されている。   In the figure, 101 is a first inflow path, 102 is a second inflow path, 103 is a third inflow path, JC is a merge section, 110 is an intermediate flow path, SP is a branch section, and 111 is a first outflow path. , 112 is a second outflow path. The outflow path 111 and the outflow path 112 are each in communication with a separate reagent solution storage unit 130 on the downstream side. Each flow path excluding the injection hole ij and the upstream opening g is formed on the same plane.

図5は初期状態を示す図である。同図においては注入孔ij1から注入された第1の試薬液L1(以下単に試薬液L1という)は、貯留部st1に、注入孔ij2、ij3から注入された第1の試薬液とは異なる第2の試薬液L2(以下単に試薬液L2という)は貯留部st2、st3に貯留されている。また貯留部st1、st2、st3はそれぞれ異なる上流開口部g1、g2、g3に連通されている。   FIG. 5 is a diagram showing an initial state. In the figure, the first reagent liquid L1 injected from the injection hole ij1 (hereinafter simply referred to as reagent liquid L1) is different from the first reagent liquid injected into the storage part st1 from the injection holes ij2 and ij3. The second reagent solution L2 (hereinafter simply referred to as reagent solution L2) is stored in storage units st2 and st3. The storage parts st1, st2, and st3 communicate with different upstream openings g1, g2, and g3, respectively.

上流開口部g1、g2、g3からそれぞれマイクロポンプ5により駆動液L0を送り込むことにより試薬液L1、L2は下流側の合流部JCに送液される。なお、上流開口部g1、g2、g3からの送液される駆動液L0の注入圧力は略同一に設定されている。   The reagent liquids L1 and L2 are fed to the downstream junction JC by feeding the driving liquid L0 from the upstream openings g1, g2 and g3 by the micropump 5, respectively. The injection pressure of the driving liquid L0 sent from the upstream openings g1, g2, and g3 is set to be substantially the same.

図6は、試薬液L1、L2が合流部で合流している状態を示している。試薬液L1、L2は、マイクロポンプ5により流路内に駆動液L0が注入されることにより空気airを介して送液される。また同図に示すように中間流路110において試薬液L1、L2は、その流れる方向が流路の軸方向に平行な、層流状態で送液されている。   FIG. 6 shows a state in which the reagent liquids L1 and L2 are joined at the joining part. The reagent liquids L1 and L2 are sent through the air air when the micropump 5 injects the driving liquid L0 into the flow path. Further, as shown in the figure, in the intermediate flow path 110, the reagent liquids L1 and L2 are fed in a laminar flow state in which the flow direction is parallel to the axial direction of the flow path.

ここで、中間流路110において、試薬液L1、L2の合流液体は、乱流とならないようにレイノルズ数R(=U×l×ρ/μ)が臨界レイノルズ数Re(概ね2000)を超えないように流速条件を設定している。
U:流速(m/s)
l:チャネルの直径(m)
ρ:合流液体の密度(kg/m)
μ:合流液体の粘度(kg/ms)
そして合流液体は層流状態のまま中間流路110を送液され分岐部SPで下流側の流出路111、112に、層流状態のまま分流されて、下流側の試薬液収容部130に送液される。
Here, in the intermediate flow path 110, the Reynolds number R (= U × 1 × ρ / μ) does not exceed the critical Reynolds number Re (approximately 2000) so that the combined liquid of the reagent liquids L1 and L2 does not become a turbulent flow. The flow rate conditions are set as follows.
U: Flow velocity (m / s)
l: Channel diameter (m)
ρ: Condensed liquid density (kg / m)
μ: Viscosity of combined liquid (kg / ms)
The combined liquid is then sent through the intermediate channel 110 in a laminar state and is diverted to the downstream outflow passages 111 and 112 at the branching portion SP in a laminar state and sent to the reagent solution storage unit 130 on the downstream side. To be liquidated.

層流状態のまま分流していることから、第2流入路102から送液された第2試薬液L2は全て第1の流出路111に送られ、第3流入路103から送液された第2試薬液L2は全て第2の流出路112に送液されることになる。   Since the flow is divided in the laminar flow state, all of the second reagent liquid L2 sent from the second inflow path 102 is sent to the first outflow path 111 and sent from the third inflow path 103. The two reagent liquids L2 are all sent to the second outflow path 112.

また、同図に示す流入路101、102、103及び流出路111、112は第1の流入路101と分岐部SPを延長する線を中心として、左右対称に形成されている。このように構成していることから第1の流入路101から送液された第1試薬液L1は等分されて第1の流出路111及び第2の流出路に送液される。つまり流出路111、112にそれぞれ送液される混合液は、第1の試薬液L1と第2の試薬液L2の混合比率は同一であり、それらの混合液は下流側の左右の試薬液収容部130へ送液する間に完全に混合された状態になる。つまり中間流路110の長さが短くても左右の試薬液収容部130に対してそれぞれ同一の混合液を送液することができる。   Further, the inflow channels 101, 102, 103 and the outflow channels 111, 112 shown in the figure are formed symmetrically about a line extending from the first inflow channel 101 and the branch SP. With this configuration, the first reagent liquid L1 sent from the first inflow path 101 is equally divided and sent to the first outflow path 111 and the second outflow path. In other words, the mixed liquids sent to the outflow paths 111 and 112 have the same mixing ratio of the first reagent liquid L1 and the second reagent liquid L2, respectively, and these mixed liquids contain the left and right reagent liquids. The solution is completely mixed while being fed to the unit 130. That is, even if the length of the intermediate channel 110 is short, the same mixed solution can be sent to the left and right reagent solution storage portions 130.

本実施形態によれば、2種類の異なる液体を合流させて、層流状態のまま分岐部で分流させていることから、中間流路の長さが短くても分流後の混合液の混合比率を所定の比率に設定でき、ひいてはマイクロチップの流路設計の自由度を高めることが可能となる。   According to the present embodiment, two different liquids are merged and separated at the branching portion in a laminar flow state, so even if the length of the intermediate flow path is short, the mixing ratio of the mixed liquid after the diversion Can be set to a predetermined ratio, and as a result, the degree of freedom in designing the flow path of the microchip can be increased.

[第2実施形態]
第2の実施形態について、図7に基づいて説明する。図7はマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。図4の破線領域に相当する。第2の実施形態においては第2の試薬液L2は貯留部st12に貯留させており、第1の試薬液L1は貯留部L11に貯留させている。
[Second Embodiment]
A second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 schematically shows the flow path configuration of the main part of the microchip. This corresponds to the broken line region in FIG. In the second embodiment, the second reagent solution L2 is stored in the storage unit st12, and the first reagent solution L1 is stored in the storage unit L11.

SP2は第2分岐部である。第2分岐部SP2では合流部JCの上流側において貯留部st12から送液された試薬液L2を第2流入路102aと第3流入路103aに分流させる。   SP2 is a second branch section. In the second branch part SP2, the reagent liquid L2 sent from the storage part st12 is divided into the second inflow path 102a and the third inflow path 103a on the upstream side of the junction JC.

同図に示す実施形態においても、同様に上流開口部g12、g11から駆動液L0を所定のタイミングで送液することにより、試薬液L1、L2を合流部JCで合流させ、層流状態のまま中間流路110、第1の流出路111、第2の流出路112を送液する。   Also in the embodiment shown in the figure, similarly, by supplying the driving liquid L0 from the upstream openings g12 and g11 at a predetermined timing, the reagent liquids L1 and L2 are joined at the joining part JC and remain in the laminar flow state. The intermediate flow path 110, the first outflow path 111, and the second outflow path 112 are fed.

本実施形態によれば、2種類の異なる液体を合流させて合流液体を形成し、層流状態のまま分岐部で分流させていることから、中間流路の長さが短くても分流後の合流液体の混合比率を所定の比率に設定できる。また第2の試薬液L2を複数カ所に貯留させる必要がなくなるために試薬の管理が容易になる。   According to the present embodiment, two different types of liquids are joined to form a joined liquid, and are split at the branch portion in a laminar flow state. The mixing ratio of the merging liquid can be set to a predetermined ratio. Further, since it is not necessary to store the second reagent liquid L2 at a plurality of locations, the management of the reagent is facilitated.

[流量比率]
次に流量比率について説明する。なお以下に説明する実施形態においては基本的には第1、第2の実施形態におけるマイクロチップと同等に構成をとるが、非対称のマイクロチップも含まれるものとする。ここでいう非対称のマイクロチップとは「流入路101、102、103及び流出路111、112は第1の流入路101と分岐部SPを延長する線を中心として、左右対称に形成されていない」ものをいう。
[Flow rate ratio]
Next, the flow rate ratio will be described. In the embodiment described below, the configuration is basically the same as the microchip in the first and second embodiments, but an asymmetric microchip is also included. The asymmetric microchip here means that “the inflow channels 101, 102, 103 and the outflow channels 111, 112 are not formed symmetrically about a line extending from the first inflow channel 101 and the branch SP”. Say things.

ここで各流路での流量を定義する。中間流路110に対する、
第1流入路101からの第1液の流量はa、
(ただし、第1液のうち第1流出路への流量をa1、第2流出路への流量をa2とする)
第2流入路102からの第2液の流量はb1、
第3流入路103からの第2液の流量はb2、
第1流出路111からの流量はp(=a1+b1)、
第2流出路112からの流量はq(=a2+b2)、
としたときに、
第1流出路111と第2流出路112での第1液と第2液との混合比r1はともに同一である(r1=a1/b1=a2/b2)。
Here, the flow rate in each channel is defined. For the intermediate flow path 110,
The flow rate of the first liquid from the first inflow path 101 is a,
(However, the flow rate to the first outflow channel of the first liquid is a1, and the flow rate to the second outflow channel is a2.)
The flow rate of the second liquid from the second inflow path 102 is b1,
The flow rate of the second liquid from the third inflow path 103 is b2,
The flow rate from the first outflow passage 111 is p (= a1 + b1),
The flow rate from the second outflow passage 112 is q (= a2 + b2),
And when
The mixing ratio r1 of the first liquid and the second liquid in the first outflow path 111 and the second outflow path 112 is the same (r1 = a1 / b1 = a2 / b2).

このような場合、流量p、qの流量比率r21(p/q)に応じて流量b1、b2の流量比率r22(b1/b2)が設定されている。具体的にはr21=r22としている。このようにすることにより、第1流出路111と第2流出路112の流量比率r21を任意の値に設定することが可能となる。   In such a case, the flow rate ratio r22 (b1 / b2) of the flow rates b1 and b2 is set according to the flow rate ratio r21 (p / q) of the flow rates p and q. Specifically, r21 = r22. By doing in this way, it becomes possible to set the flow rate ratio r21 of the 1st outflow path 111 and the 2nd outflow path 112 to arbitrary values.

また混合比r1に応じて、第2流入路102、第3流入路103から合計の流量b(=b1+b2)と第1流入路101からの流量aとの流量比r23(a/b)が設定されている。具体手には、r1=r23としている。このようにすることにより、2種類の液体の混合比r1を所定の比率にすることが可能となる。   Further, the flow rate ratio r23 (a / b) between the total flow rate b (= b1 + b2) from the second inflow channel 102 and the third inflow channel 103 and the flow rate a from the first inflow channel 101 is set according to the mixing ratio r1. Has been. Specifically, r1 = r23. In this way, the mixing ratio r1 of the two types of liquid can be set to a predetermined ratio.

[第3実施形態]
第3の実施形態について、図8に基づいて説明する。同図はマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。図4の破線領域に相当する。第3の実施形態においては第1の試薬液L1を貯留部st21に、第2の試薬液L2を貯留部st22、st23に、そして試薬液L1、L2とは異なる第3の試薬液L3を貯留部st24、25にそれぞれ貯留しておく。
[Third Embodiment]
A third embodiment will be described with reference to FIG. This figure schematically shows the flow path configuration of the main part of the microchip. This corresponds to the broken line region in FIG. In the third embodiment, the first reagent solution L1 is stored in the storage unit st21, the second reagent solution L2 is stored in the storage units st22 and st23, and the third reagent solution L3 different from the reagent solutions L1 and L2 is stored. Stored in the parts st24 and 25, respectively.

第3の試薬液L3は第4の流入路104及び第5の流入路105を送液される。そして流入路104、105は、流入路101乃至103に対して同一平面の両側から合流部JCで合流する。試薬液L1、L2、L3は合流部JC及び中間流路110では、層流状態のまま送液されて、分岐部SPで第1の流出路111と第2の流出路112とに分流される。   The third reagent liquid L3 is fed through the fourth inflow path 104 and the fifth inflow path 105. And the inflow channels 104 and 105 merge with the inflow channels 101 to 103 at the junction JC from both sides of the same plane. The reagent liquids L1, L2, and L3 are fed in the laminar flow state at the junction JC and the intermediate flow path 110, and are divided into the first outflow path 111 and the second outflow path 112 at the branch section SP. .

層流状態のまま分流していることから、(1)流入路102及び流入路104から送液された試薬液L2及び試薬液L3は全て第1の流出路111へ送液される。また(2)流入路103及び流入路105から送液された試薬液L2及び試薬液L3は全て第2の流出路112へ送液される。   Since the flow is divided in a laminar flow state, (1) all of the reagent liquid L2 and the reagent liquid L3 sent from the inflow path 102 and the inflow path 104 are sent to the first outflow path 111. (2) All of the reagent solution L2 and the reagent solution L3 sent from the inflow passage 103 and the inflow passage 105 are sent to the second outflow passage 112.

また、同図に示す流入路101乃至105及び流出路111、112は第1の流入路101と分岐部SPを延長する線を中心として、左右対称に形成されている。このように構成していることから第1の流入路101から送液された第1の試薬液L1は等分されて第1の流出路111及び第2の流出路に送液される。つまり流出路111、112にそれぞれ送液される混合液は、試薬液L1、L2、L3の混合比率は同一であり、それらの混合液は下流側の左右の試薬液収容部130へ送液する間に完全に混合された状態になる。つまり左右の試薬収容部ではそれぞれ同一の混合液を送液することができる。   In addition, the inflow channels 101 to 105 and the outflow channels 111 and 112 shown in the figure are formed symmetrically about a line extending from the first inflow channel 101 and the branch SP. With this configuration, the first reagent liquid L1 sent from the first inflow path 101 is equally divided and sent to the first outflow path 111 and the second outflow path. That is, the mixed liquids sent to the outflow paths 111 and 112 have the same mixing ratio of the reagent liquids L1, L2, and L3, and the mixed liquids are sent to the left and right reagent liquid storage sections 130. It will be in a completely mixed state. That is, the same mixed liquid can be sent to the left and right reagent storage units.

[流量比率]
ここで第3の実施形態における流量比率について説明する。なお以下に説明する実施形態においては基本的には第3の実施形態におけるマイクロチップと同等に構成をとるが、非対称のマイクロチップも含まれるものとする。
中間流路110に対する、
第1流入路101からの第1液の流量はa、
(ただし、第1液のうち第1流出路への流量をa1、第2流出路への流量をa2とする)
第2流入路102からの第2液の流量はb1、
第3流入路103からの第2液の流量はb2、
第4流入路104からの第3液の流量はc1、
第5流入路105からの第3液の流量はc2、
第1流出路111からの流量はpp(=a1+b1+c1)、
第2流出路112からの流量はqq(=a2+b2+c2)、
としたときに、
第1流出路111での第1液、第2液、第3液の混合比r2(a1:b1:c1)は第2流出路112での混合比r2(a2、b2、c2)はともに同一であり。
[Flow rate ratio]
Here, the flow rate ratio in the third embodiment will be described. In the embodiment described below, the configuration is basically the same as the microchip in the third embodiment, but an asymmetric microchip is also included.
For the intermediate flow path 110,
The flow rate of the first liquid from the first inflow path 101 is a,
(However, the flow rate to the first outflow channel of the first liquid is a1, and the flow rate to the second outflow channel is a2.)
The flow rate of the second liquid from the second inflow path 102 is b1,
The flow rate of the second liquid from the third inflow path 103 is b2,
The flow rate of the third liquid from the fourth inflow path 104 is c1,
The flow rate of the third liquid from the fifth inflow path 105 is c2,
The flow rate from the first outflow passage 111 is pp (= a1 + b1 + c1),
The flow rate from the second outflow passage 112 is qq (= a2 + b2 + c2),
And when
The mixing ratio r2 (a1: b1: c1) of the first liquid, the second liquid, and the third liquid in the first outflow path 111 is the same as the mixing ratio r2 (a2, b2, c2) in the second outflow path 112. It is.

当該混合比r2に応じて、第4流入路104、第5流入路105から合計の流量c(=c1+c2)と、第2流入路102、第3流入路103から合計の流量b(=b1+b2)、第1流入路101からの流量aとの流量比r31(a:b:c)が設定されている。具体的には流量比r31と混合比r2は同一である。このようにすることにより、3種類の液体の混合比r2を所定の比率にすることが可能となる。   Depending on the mixing ratio r2, the total flow rate c (= c1 + c2) from the fourth inflow channel 104 and the fifth inflow channel 105, and the total flow rate b (= b1 + b2) from the second inflow channel 102 and the third inflow channel 103. The flow ratio r31 (a: b: c) with the flow rate a from the first inflow path 101 is set. Specifically, the flow rate ratio r31 and the mixing ratio r2 are the same. By doing in this way, it becomes possible to make the mixing ratio r2 of three types of liquids into a predetermined ratio.

本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム8の外観図である。It is an external view of the microchip analysis system 8 using the microchip which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム8の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the microchip analysis system 8 using the microchip which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップを用いるマイクロチップ分析システム8の概略斜視図である。It is a schematic perspective view of the microchip analysis system 8 using the microchip which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップ1の一例を示すものである。1 shows an example of a microchip 1 according to the present embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。1 schematically shows a flow path configuration of a main part of a microchip according to the present embodiment. 本実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。1 schematically shows a flow path configuration of a main part of a microchip according to the present embodiment. 第2の実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。The flow-path structure of the principal part of the microchip which concerns on 2nd Embodiment is shown typically. 第3の実施形態に係るマイクロチップの要部の流路構成を模式的に示したものである。The flow path structure of the principal part of the microchip which concerns on 3rd Embodiment is shown typically.

符号の説明Explanation of symbols

8 マイクロチップ分析システム
1 マイクロチップ
6 ポンプ接続部
g 上流開口部
st 貯留部
ij 注入孔
101、102、103、104、105 流入路
JC 合流部
110 中間流路
SP 分岐部
111、112 流出路
139 反応部
148 検出部
160 廃液部
70 駆動液タンク
L0 駆動液
8 Microchip analysis system 1 Microchip 6 Pump connection part g Upstream opening part st Storage part ij Injection hole 101, 102, 103, 104, 105 Inflow path JC Merge part 110 Intermediate flow path SP Branch part 111, 112 Outflow path 139 Reaction Section 148 Detection section 160 Waste liquid section 70 Drive liquid tank L0 Drive liquid

Claims (11)

接続された外部のマイクロポンプからの駆動液が注入される上流開口部と、
該上流開口部に連通して設けられ、液体を貯留する複数の貯留部と、
前記貯留部からの液体を送液する微細流路と、
該微細流路内に設けられ複数の微細流路を送液された液体を合流させる合流部と、
該合流部で合流させた液体を分流させる分岐部と、
を有するマイクロチップであって、
第1液体を前記合流部に流入させる第1流入路と、
第1液体とは異なる第2液体を前記合流部において前記第1流入路の同一平面内の両側から合流させる第2流入路及び第3流入路と、
前記合流部から前記分岐部まで第1液体及び第2液体を層流をなした状態で送液させる中間流路と、
前記第2流入路から送液された第2液体と前記第1液体との合流液体を前記合流部から層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第1流出路と、
前記第3流入路から送液された第2液体と前記第1液体との合流液体を層流をなした状態で前記分岐部から分流させる第2流出路と、
を有することを特徴とするマイクロチップ。
An upstream opening into which drive fluid from a connected external micropump is injected;
A plurality of storage portions provided in communication with the upstream opening and storing liquid;
A fine channel for feeding the liquid from the reservoir,
A merging portion that is provided in the fine flow path and merges the liquid sent through the plurality of fine flow paths;
A branch part for diverting the liquid joined at the joining part;
A microchip having
A first inflow path for allowing the first liquid to flow into the junction,
A second inflow path and a third inflow path that join a second liquid different from the first liquid from both sides in the same plane of the first inflow path at the merge portion;
An intermediate flow path for sending the first liquid and the second liquid in a laminar flow from the junction to the branch; and
A first outflow path for diverting the merged liquid of the second liquid sent from the second inflow path and the first liquid from the branch section in a state of forming a laminar flow from the merge section;
A second outflow path for diverting the combined liquid of the second liquid sent from the third inflow path and the first liquid from the branch portion in a laminar state;
A microchip comprising:
前記第2液体は異なる2つの貯留部から送液させ、かつ、該2つの貯留部及び第1液体を貯留させる貯留部とは、それぞれ異なる前記上流開口部に連通されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ。 The second liquid is fed from two different reservoirs, and the two reservoirs and the reservoir that stores the first liquid are communicated with the upstream openings different from each other. The microchip according to claim 1. 前記第2液体は1つの貯留部から送液させ、前記合流部の上流側で第2流入路と第3流路に分流させる第2分岐部を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロチップ。 2. The second liquid according to claim 1, wherein the second liquid is supplied from one reservoir and has a second branch portion that is divided into a second inflow path and a third flow path on the upstream side of the junction. Microchip. 前記第1液体と前記第2液体の、前記第1流出路における混合比と、前記第2流出路における混合比は同一であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマイクロチップ。 4. The micro of claim 1, wherein a mixing ratio of the first liquid and the second liquid in the first outflow path and a mixing ratio in the second outflow path are the same. Chip. 前記合流部において、前記第2流入路及び第3流入路は、前記第1流入路を中心として対称の関係にあり、かつ
前記分岐部において、第1流出路と第2流出路は、分岐部を中心として対称の関係にあることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のマイクロチップ。
In the merging portion, the second inflow passage and the third inflow passage are in a symmetrical relationship with respect to the first inflow passage, and in the branch portion, the first outflow passage and the second outflow passage are in the branch portion. 5. The microchip according to claim 1, wherein the microchip has a symmetric relationship with respect to the center.
前記第1流出路と前記第2流出路との流量比率に応じて、前記第2流入路と前記第3流入路との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項4に記載のマイクロチップ。 The flow rate ratio between the second inflow passage and the third inflow passage is set according to the flow rate ratio between the first outflow passage and the second outflow passage. Microchip. 前記第1流出路及び前記第2流出路における前記第1液体と前記第2液体との混合比に応じて、
前記第2流入路と前記第3流入路の合計の流量と、前記1流入路の流量との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項4に記載のマイクロチップ。
According to the mixing ratio of the first liquid and the second liquid in the first outflow path and the second outflow path,
5. The microchip according to claim 4, wherein a flow rate ratio between a total flow rate of the second inflow channel and the third inflow channel and a flow rate of the first inflow channel is set.
第1液体及び第2液体とは異なる第3液体を前記合流部において、前記第1流入路の同一平面内の両側から合流させる第4流入路及び第5流入路と、
を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のマイクロチップ。
A fourth inflow path and a fifth inflow path that merge a third liquid different from the first liquid and the second liquid from both sides in the same plane of the first inflow path in the merge portion;
The microchip according to claim 1, comprising:
前記第1液体と前記第2液体と第3液体の、前記第1流出路における混合比と、前記第2流出路における混合比は同一であることを特徴とする請求項8に記載のマイクロチップ。 9. The microchip according to claim 8, wherein a mixing ratio of the first liquid, the second liquid, and the third liquid in the first outflow path and a mixing ratio in the second outflow path are the same. . 前記第1流出路及び前記第2流出路における前記第1液体と前記第2液体と第3液体の混合比に応じて、
前記第4流入路と前記第5流入路との合計の流量と、前記第2流入路と前記第3流入路の合計の流量と、前記1流入路の流量との流量比率が設定されていることを特徴とする請求項9に記載のマイクロチップ。
According to the mixing ratio of the first liquid, the second liquid, and the third liquid in the first outflow path and the second outflow path,
A flow rate ratio of the total flow rate of the fourth inflow channel and the fifth inflow channel, the total flow rate of the second inflow channel and the third inflow channel, and the flow rate of the first inflow channel is set. The microchip according to claim 9.
請求項1乃至10のいずれかに記載のマイクロチップを収容可能で、
収容したマイクロチップの上流開口部に駆動液を送液するマイクロポンプと、
を有することを特徴とするマイクロチップ分析システム。
The microchip according to any one of claims 1 to 10 can be accommodated,
A micropump for sending the driving liquid to the upstream opening of the housed microchip;
A microchip analysis system comprising:
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