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WO2016143283A1 - マイクロ流体デバイス - Google Patents

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Publication number
WO2016143283A1
WO2016143283A1 PCT/JP2016/001034 JP2016001034W WO2016143283A1 WO 2016143283 A1 WO2016143283 A1 WO 2016143283A1 JP 2016001034 W JP2016001034 W JP 2016001034W WO 2016143283 A1 WO2016143283 A1 WO 2016143283A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
reaction solution
temperature region
microfluidic device
channel
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/001034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
成正 岩本
隆雄 宮井
展幸 宮川
勉 櫟原
雅司 石丸
利彦 佐藤
宏明 橘
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to JP2017504603A priority Critical patent/JP6264595B2/ja
Priority to EP16761261.3A priority patent/EP3269445A4/en
Priority to US15/504,552 priority patent/US10618050B2/en
Publication of WO2016143283A1 publication Critical patent/WO2016143283A1/ja

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    • C12N15/102—Mutagenizing nucleic acids

Definitions

  • the present invention relates to a microfluidic device.
  • a microfluidic device is a device that has a flow path through which a reaction solution flows and can react with a reaction solution containing a very small amount of sample or reagent.
  • the microfluidic device include a microreaction device (microreactor), an integrated DNA device, and a microelectrophoresis device.
  • the microfluidic device is used for a reaction device that gives a desired temperature change to a reaction solution flowing through a flow path.
  • the temperature change applied to the reaction solution can be accelerated.
  • a nucleic acid amplification device that amplifies a target nucleic acid by repeatedly applying a temperature change is known, but a target nucleic acid can be amplified at high speed by using a microfluidic device as the nucleic acid amplification device.
  • Patent Document 1 discloses a configuration in which a device is divided into a plurality of different temperature regions, and a meandering flow path is provided so that the reaction solution repeatedly passes through each temperature region.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a microfluidic device capable of bringing the reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel close to a uniform length.
  • one aspect of the microfluidic device includes a flow path through which a reaction solution flows and an introduction section for introducing the reaction solution into the flow path. Is configured to pass through the first temperature region and the second temperature region set at different predetermined temperatures alternately and repeatedly a plurality of times, and the first temperature region and the second temperature in the flow path. The length of the repeating unit portion with the region becomes shorter as the distance from the introduction portion increases along the direction in which the reaction solution is fed.
  • the variation in the reaction time of the reaction solution flowing through the flow path can be suppressed, and the reaction time of the reaction solution can be made close to a uniform length.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional microfluidic device.
  • FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the liquid feeding distance of the reaction solution flowing through the flow path and the liquid feeding time.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a temperature cycle in the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the microfluidic device according to the first modification of the first embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the microfluidic device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view of
  • FIG. 8 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device according to the second modification of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device according to the second embodiment.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the microfluidic device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating a schematic configuration of the microfluidic device according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device according to the third modification of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a microfluidic device 1 according to Embodiment 1
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the microfluidic device 1
  • FIG. It is a top view.
  • the microfluidic device 1 is a device (microchannel chip) having a flow channel 100 through which a reaction solution 200 flows, and a reaction unit 110 for reacting the reaction solution 200 flowing through the flow channel 100 and the reaction solution 200 through the flow channel.
  • 100 is provided with an introduction part 120 for introduction into 100 and a discharge part 130 for discharging the reaction solution 200.
  • the flow channel 100 is provided so as to pass through at least the reaction unit 110.
  • the reaction solution 200 introduced into the channel 100 is fed through the channel 100 by capillary force (capillary force).
  • capillary force capillary force
  • the reaction solution 200 can be fed by capillary force by making the inner surface of the channel 100 a hydrophilic surface with a sharp contact angle.
  • the flow path 100 is a reaction flow path through which the reaction solution 200 flows in a one-way manner, and is constituted by one.
  • One end of the channel 100 is connected to the introduction part 120, and the other end is connected to the discharge part 130. That is, one end of the flow path 100 is the introduction part 120, and the other end of the flow path 100 is the discharge part 130.
  • the flow channel 100 is configured to pass through the reaction unit 110. Although details will be described later, the flow channel 100 is configured to pass through a first temperature region and a second temperature region set at different predetermined temperatures alternately and repeatedly a plurality of times.
  • the length of the repeating unit portion of the first temperature region and the second temperature region in the channel 100 becomes shorter as the distance from the introduction unit 120 increases along the liquid solution feeding direction. It has become. That is, the length of the repeating unit portion of the first temperature region and the second temperature region in the flow path 100 is shorter toward the downstream side.
  • the channel 100 guides the main channel 100 a that is a channel provided in the reaction unit 110 and the reaction solution 200 from the introduction unit 120 to the reaction unit 110. And a discharge channel 100 c for guiding the reaction solution 200 from the reaction unit 110 to the discharge unit 130.
  • the main channel 100a is a meandering channel formed so as to meander, and has a plurality of folded portions as bent portions.
  • the main channel 100a is formed so as to be continuously folded (reciprocated) while folding the linear channel at predetermined intervals. That is, the main flow channel 100a is folded back in a plurality of cycles so as to reciprocate between the first temperature region and the second temperature region set at different temperatures, and includes a plurality of straight portions (straight portions), A plurality of bent portions (folded portions) connecting the straight portions.
  • the number of turns of the main channel 100a is, for example, about 20 to 70 cycles. In FIG. 3, only about 10 cycles are shown.
  • the reaction unit 110 is an area for reacting the reaction solution 200 introduced into the microfluidic device 1.
  • the reaction unit 110 has at least two or more temperature regions set at different predetermined temperatures.
  • the reaction solution 200 is, for example, a solution containing a target nucleic acid as a sample.
  • the reaction solution 200 is an aqueous solution containing a target nucleic acid and a reaction reagent for amplifying the target nucleic acid. Therefore, the reaction unit 110 in the present embodiment is a nucleic acid amplification reaction unit, and the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 is amplified in the reaction unit 110.
  • the reaction solution 200 may contain alcohol, a surfactant, or the like.
  • the introduction unit 120 is a sample introduction port (inlet) into which the reaction solution 200 containing the target nucleic acid as a sample is introduced.
  • the introduction part 120 is the starting point of the flow path 100. That is, the introduction unit 120 is a starting point for feeding the reaction solution 200.
  • the discharge unit 130 is a sample discharge port (drain) for discharging the reaction solution 200 containing the target nucleic acid amplified by the reaction unit 110.
  • the discharge unit 130 is the end point of the flow path 100. That is, the discharge unit 130 becomes the end point of the feeding of the reaction solution 200.
  • the reaction solution 200 may not be discharged from the discharge unit 130.
  • the microfluidic device 1 in the present embodiment is used as a nucleic acid amplification device for amplifying a target nucleic acid as a sample.
  • a case where the microfluidic device 1 is used to perform a PCR (Polymerase Chain Reaction) method will be described.
  • PCR method is a technique for amplifying target DNA by a temperature cycle.
  • the reaction solution contains a PCR primer, a polymerase enzyme, a buffer and the like in addition to the target DNA.
  • the target DNA can be amplified.
  • the amplification amount of the amplified DNA can be detected by a reaction detection mechanism.
  • the target nucleic acid contained in the reaction solution is amplified by PCR as the reaction solution passes through the flow channel 100.
  • the flow path 100 (main flow path 100a) provided in the reaction unit 110 is configured to reciprocate in a plurality of cycles through at least two or more temperature regions set at predetermined different temperatures.
  • the reaction solution 200 flowing through 100 a is given a temperature cycle by the heater unit 140.
  • the two or more temperature regions include a first temperature region (low temperature region) that is a region set at the first temperature and a second temperature region (region that is set at a second temperature higher than the first temperature) ( High temperature region).
  • the main channel 100a is configured to pass through a low temperature region (first heater block 141) and a high temperature region (second heater block 142) alternately and repeatedly.
  • the length of the repetitive unit portion of the first temperature region (low temperature region) corresponding to the first heater block 141 and the second temperature region (high temperature region) corresponding to the second heater block 142 is introduced.
  • the distance from the portion 120 is shorter. That is, the repeating unit of the first temperature region (low temperature region) and the second temperature region (high temperature region) is longer as it is closer to the introduction unit 120, and is shorter as it is closer to the discharge unit 130.
  • the repeating unit of the first temperature region (low temperature region) and the second temperature region (high temperature region) is a repeating unit corresponding to the PCR cycle. For example, in FIG. 3, from P1 to P2 of the main channel 100a. This corresponds to one cycle length, one cycle length from P2 to P3 of the main flow path 100a,..., And one cycle length from P9 to P10 of the main flow path 100a.
  • this embodiment is realized by changing the length of the repeat unit in the meandering channel of the main channel 100a. Yes. That is, the length of the repeating unit portion of the meandering flow path (flow path length) is increased as it approaches the introduction part 120 and decreases as it approaches the discharge part 130 along the liquid feeding direction of the reaction solution 200. Yes.
  • a part of the main flow path 100a going from one of the first temperature region (low temperature region) and the second temperature region (high temperature region) to the other is a repeating unit.
  • the linear portion of the main channel 100a in FIG. 3 is a repeating unit. That is, in the present embodiment, the length of the repetitive unit portion of the first temperature region and the second temperature region in the main channel 100a is the length of the straight portion between two consecutive folded portions of the main channel 100a ( The channel length). Therefore, the length of the straight portion of the main channel 100a (the length between two folded portions continuous via the straight portion) becomes shorter as the distance from the introduction portion 120 increases.
  • region part are so short that the main flow path 100a of a repeating unit part leaves
  • one of the first temperature region portion and the second temperature region portion may have a certain length, and the other length may be shortened as the distance from the introduction unit 120 increases.
  • the length of the repeating unit portion of the first temperature region and the second temperature region in the main channel 100a gradually decreases as the discharge unit 130 is approached. There may be a place in the middle of the path 100 where the flow path lengths of the two front and rear repeating units are the same or slightly longer. That is, the length of the repeating unit portion of the first temperature region and the second temperature region in the main flow channel 100a only needs to be shorter as the main flow channel 100a as a whole approaches the discharge unit 130.
  • the microfluidic device 1 includes a first substrate 10, a second substrate 20, and a heater unit 140. Note that the microfluidic device 1 may include the first substrate 10 and the second substrate 20 without including the heater unit 140.
  • the first substrate 10 includes a first recess 11 constituting a part of the introduction part 120, a second recess 12 constituting a part of the discharge part 130, and a groove part constituting the flow path 100. 13.
  • a resin substrate such as PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), COP (cycloolefin polymer), or acrylic can be used.
  • the 1st recessed part 11 and the 2nd recessed part 12 are recessed parts of circular opening, for example.
  • the reaction solution 200 flows through the groove 13. That is, the groove 13 constitutes the flow channel 100. Specifically, the groove 13 constitutes a main channel 100a, an introduction channel 100b, and a discharge channel 100c, and is formed so as to connect the first recess 11 and the second recess 12. Thus, when the reaction solution 200 is introduced into the first recess 11 (introduction portion 120), the reaction solution 200 proceeds in the groove 13 (flow channel 100) toward the second recess 12 (discharge portion 130). .
  • the inner surface of the groove 13 constituting the main channel 100a is hydrophilic.
  • the inner surface of the groove portion 13 constituting the main channel 100a is subjected to a surface treatment with a surfactant to be hydrophilic.
  • a hydrophilic film can be formed on the inner surface of the groove 13 by coating the bottom and side surfaces of the groove 13 with a surfactant and applying a hydrophilic treatment.
  • the inner surface of the groove part 13 which comprises the introduction flow path 100b and the discharge flow path 100c is also hydrophilic like the main flow path 100a.
  • the channel 100 is a micro channel having a channel width of micro order.
  • the channel width of the channel 100 is constant.
  • the grooves 13 constituting the main flow path 100a, the introduction flow path 100b, and the discharge flow path 100c have a rectangular cross-sectional shape and a constant width and depth. Note that the width and depth of the channel 100 (groove portion 13) may not be constant.
  • the grooves 13 constituting the main flow channel 100a, the introduction flow channel 100b, and the discharge flow channel 100c have a flow channel width (groove width) of 50 to 500 ⁇ m, a depth of 50 to 150 ⁇ m, and a flow channel length. 500 to 3000 mm.
  • the channel width, depth, and channel length of the channel 100 (groove portion 13) are not limited to the above ranges.
  • the first substrate 10 is not limited to a resin substrate, and may be a glass substrate or a silicon substrate.
  • a silicon substrate as the first substrate, a silicon oxide film can be easily formed on the inner surface of the groove 13 constituting the main flow path 100a. Since the silicon oxide film has hydrophilicity, the inner surface of the main channel 100a can be hydrophilized by forming the silicon oxide film on the wall surface (inner surface) of the main channel 100a (groove portion 13).
  • the first substrate 10 may be either a translucent substrate such as a transparent substrate or a non-translucent substrate.
  • the cross-sectional shape of the groove 13 is not limited to a rectangle, but may be a semicircle or an inverted triangle.
  • the second substrate 20 is a lid that covers the first substrate 10 and is disposed on the first substrate 10.
  • the second substrate 20 for example, a transparent resin substrate or a glass substrate can be used.
  • the second substrate 20 is provided with a first through hole 21 penetrating the second substrate 20 as a part of the introduction part 120.
  • the second substrate 20 is provided with a second through hole 22 that penetrates the second substrate 20 as a part of the discharge unit 130.
  • the first through hole 21 and the second through hole 22 are, for example, through holes having a circular opening.
  • the flow path 100 in which the opening portion of the groove portion 13 of the first substrate 10 is closed and sealed in all directions is configured.
  • the flow path 100 has a configuration in which the entire circumference of the wall surface in a cross section perpendicular to the liquid feeding direction (traveling direction) of the reaction solution 200 is closed (a configuration in which four sides are covered with walls), and the introduction unit 120 and Only the discharge unit 130 is connected to the external space.
  • the second substrate 20 is not limited to a resin substrate or a glass substrate, and may be a silicon substrate or the like. Further, the second substrate 20 may not be a transparent substrate.
  • the heater unit 140 is a heating device for heating the reaction solution 200 flowing through the flow path 100.
  • the heater unit 140 is disposed at least in the reaction unit 110, and the reaction solution 200 fed to the channel 100 (main channel 100 a) of the reaction unit 110 is given a predetermined temperature by the heater unit 140.
  • the heater unit 140 includes a first heater block 141 and a second heater block 142 having different set temperatures. Accordingly, the first heater block 141 and the second heater block 142 are disposed in the reaction unit 110. That is, the reaction unit 110 has two temperature regions that are set to predetermined different temperatures by the two heater blocks, the first heater block 141 and the second heater block 142.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 are heaters using metal blocks made of a metal such as a rectangular parallelepiped aluminum or stainless steel, for example.
  • a metal thin film heater or the like in which a metal thin film is formed on a glass substrate by printing or the like can be used in addition to the heater block.
  • the temperature of the second heater block 142 (second temperature) is set to be higher than the temperature of the first heater block 141 (first temperature). That is, the region where the second heater block 142 is disposed is a high temperature region, and the region where the first heater block 141 is disposed is a low temperature region.
  • the temperature of the first heater block 141 corresponding to the low temperature region is, for example, 50 ° C. to 75 ° C., and in this embodiment, the temperature is about 60 ° C., which is the annealing / elongation reaction temperature.
  • the temperature of the second heater block 142 corresponding to the high temperature region is, for example, 93 ° C. to 98 ° C. In this embodiment, the temperature is about 95 ° C., which is the denaturation reaction temperature of the nucleic acid amplification reaction.
  • the heater unit 140 is connected to a temperature control unit (not shown). Thereby, each temperature of the 1st heater block 141 and the 2nd heater block 142 can be controlled by the temperature control part.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 are arranged with a predetermined gap.
  • the first substrate 10 is disposed on the first heater block 141 and the second heater block 142. Specifically, the first substrate 10 is placed on the heater unit 140 such that the main flow channel 100 a in the flow channel 100 crosses the first heater block 141 and the second heater block 142 alternately. Thereby, the main channel 100a is configured to reciprocate in two temperature regions in a plurality of cycles. That is, the main flow path 100a passes through the first heater block 141 (low temperature region) and the second heater block 142 (high temperature region) alternately and repeatedly.
  • FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of a conventional microfluidic device 1000.
  • the flow path 1100 of the conventional microfluidic device 1000 is similar to the flow path 100 of the microfluidic device 1 in the first embodiment, and the first temperature region and the second temperature range are set to different temperatures.
  • the meandering flow path alternately passes through the temperature region a plurality of times, but unlike the flow channel 100 of the microfluidic device 1 in the first embodiment, the first temperature region and the second temperature in the flow channel 100.
  • the length of the repeating unit portion with the region is constant.
  • the conventional microfluidic device 1000 sends the reaction solution by capillary force, similarly to the microfluidic device 1 in the first embodiment.
  • the liquid feeding distance and the liquid feeding time of the reaction solution flowing through the flow path 1100 are longer as the liquid feeding distance is longer.
  • the reaction solution, the feeding distance, and the feeding time are not proportional to each other, and the feeding time per unit feeding distance is gradually increased as the feeding distance becomes longer.
  • the liquid feeding distance per unit liquid feeding time becomes shorter. That is, it can be seen that the liquid feeding speed gradually decreases as the liquid feeding distance increases. This is considered because the resistance of the inner wall of the flow path 1100 increases and the speed gradually decreases.
  • the reaction solution flows fast near the start point of liquid feeding (near the introduction part 120) because the liquid sending speed is fast, but approaches the end point (discharge part 130) of the liquid feeding. As the liquid feeding speed gradually decreases, the flow of the reaction solution becomes slower.
  • the reaction solution feeding speed is different between the vicinity of the start point and the vicinity of the end point of the flow path 1100.
  • the reaction time differs between the vicinity of the start point and the end point of the flow path 1100, and there is a problem that a uniform reaction cannot be performed on the reaction solution in the entire flow path.
  • the reaction time near the start point is sufficiently secured in order to sufficiently perform the nucleic acid amplification reaction, the reaction time near the end point becomes longer than necessary, and the time until the completion of liquid feeding becomes longer. Problems arise.
  • the present inventors have adjusted the length of the repeating unit portion between the first temperature region and the second temperature region in the flow path. It has been found that the reaction rate between the vicinity of the start point and the end point of the liquid feeding can be made closer by.
  • a flow path 100 configured to alternately and repeatedly pass through a first temperature region and a second temperature region set at different predetermined temperatures.
  • the length (flow path length) of the repeating unit portion between the first temperature region and the second temperature region is shortened as the distance from the introduction unit 120 increases in the liquid feeding direction of the reaction solution 200.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining a temperature cycle in the microfluidic device 1 according to the first embodiment.
  • the microfluidic device 1 is used as a nucleic acid amplification device.
  • a target nucleic acid as a sample and a reaction reagent for amplifying the target nucleic acid are introduced into the introduction part 120 of the microfluidic device 1.
  • a solution in which a reaction solution containing a target nucleic acid and a reaction reagent are mixed in advance is used as a reaction solution 200, and the reaction solution 200 is injected into the introduction unit 120 using a pipette as shown in FIG.
  • the reaction solution 200 introduced into the introduction unit 120 is sent from the introduction unit 120 to the reaction unit 110 through the flow path 100. Specifically, the reaction solution 200 flows through the introduction channel 100 b and is sent to the main channel 100 a of the reaction unit 110.
  • reaction unit 110 In the reaction unit 110, a periodic temperature change is given to the reaction solution 200, and the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 is amplified.
  • the reaction solution 200 that has reached the reaction unit 110 repeatedly flows back and forth between the first heater block 141 and the second heater block 142 (the main channel 100a). Will go through. That is, the reaction solution 200 is sent so as to sequentially pass through two temperature regions of the low temperature region (first heater block 141) and the high temperature region (second heater block 142) in the reaction unit 110 alternately and repeatedly. Therefore, heating and cooling are alternately and repeatedly applied. As a result, a heat cycle can be applied to the reaction solution 200 flowing through the flow channel 100 (main flow channel 100a), so that the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 is subjected to a denaturation reaction in a high temperature region and a low temperature region. Amplified by repeated annealing and extension reactions.
  • reaction solution 200 can be heated and lowered while feeding the solution, a very high-speed flow PCR can be realized. Therefore, the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 can be amplified at high speed.
  • the length of the flow path 100 of the repetitive unit portion of the first temperature region and the second temperature region having different set temperatures is in the liquid feeding direction of the reaction solution 200. As the distance from the introduction part 120 increases, the length becomes shorter.
  • the length is longer near the start point (near the introduction part 120) of the liquid feed with a high liquid feed rate, and gradually decreases as it approaches the end point (near the discharge part 130) of the slow liquid feed rate.
  • the reaction unit 110 the variation in the time during which the reaction solution 200 exists in the flow path 100 of the repeating unit portion between the first temperature region and the second temperature region becomes smaller in each repeating unit portion. Therefore, the reaction time of the reaction solution 200 can be made nearly uniform over the entire reaction unit 110.
  • the areas of the first heater block 141 and the second heater block 142 shown in FIG. 6 do not represent the size (width) of each heater block itself, but the flow path 100 (mainstream) that passes through each heater block. This is a schematic representation of the channel length of the channel 100a).
  • the reaction solution 200 is sent from the introduction unit 120 to the discharge unit 130 as described above.
  • the introduction of the reaction solution 200 into the introduction part 120 is stopped. At this time, the reaction solution 200 is spread over the entire flow path 100, and the flow path 100 is filled with the reaction solution 200.
  • the reaction solution 200 when the reaction solution 200 travels in the flow channel 100, the reaction solution 200 is fed through the flow channel 100 by capillary force as described above.
  • the reaction solution 200 can be fed by capillary force by making the inner surface of the flow channel 100 (the main flow channel 100a, the introduction flow channel 100b, and the discharge flow channel 100c) hydrophilic.
  • the reaction solution 200 is self-propelled (Self-propelled flow) in the flow channel 100 by the capillary force generated at the gas-liquid interface, the reaction solution 200 automatically proceeds in the flow channel 100.
  • the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 is amplified while the reaction solution 200 is fed through the channel 100 (main channel 100a) by capillary force. That is, the reaction solution 200 is cyclically changed in temperature in the reaction unit 110 while being fed into the channel 100 by automatic conveyance, and the target nucleic acid is amplified.
  • the flow channel 100 (the main flow channel 100a, the introduction flow channel 100b, and the discharge flow channel 100c) may have a part of the wall surface having a hydrophilic surface, but the entire wall surface of the flow channel 100 in a cross section perpendicular to the liquid feeding direction. It is better that the circumference is a hydrophilic surface. In this case, not only the surface of the groove 13 of the first substrate 10 but also the surface (inner surface) of the second substrate 20 may be a hydrophilic surface. The larger the ratio of the hydrophilic surface of the wall surface in the cross section of the channel 100, the greater the capillary force with respect to the reaction solution 200.
  • the amplification amount of the target nucleic acid contained in the reaction solution 200 is detected.
  • the amplification amount of the target nucleic acid is detected in a non-contact manner by an optical detection device. Specifically, the laser beam is scanned in the direction intersecting with the straight portion of the main flow path 100a in the reaction unit 110 and the reflected light is received. Then, the amplification amount of the target nucleic acid in the reaction solution in the main channel 100a is calculated based on the received reflected light.
  • a nucleic acid amplification curve corresponding to the cycle of the main channel 100a that reciprocates between the first heater block 141 and the second heater block 142 can be acquired. That is, by scanning the main channel 100a with laser light, the nucleic acid amplification amount for each cycle of the main channel 100a can be detected as an amplification curve. Specifically, an amplification curve is obtained in which the nucleic acid amplification amount increases as the PCR cycle increases.
  • the reaction solution by irradiating the reaction solution with a laser beam of blue light, it can be configured such that green light that has been fluorescently emitted using blue light as excitation light returns as reflected light.
  • the amount of fluorescence of this green light (reflected light) varies depending on the amount of nucleic acid amplification. Therefore, the amount of nucleic acid amplification can be calculated by measuring the amount of green light fluorescence.
  • the length of the flow path 100 in the repetitive unit portion of the first temperature region and the second temperature region set at predetermined different temperatures is the amount of the reaction solution 200 to be fed. The shorter the distance from the introduction part 120 along the liquid direction, the shorter.
  • the reaction time of the reaction solution 200 in the reaction unit 110 can be made close to a uniform length. Therefore, the reaction time of the reaction solution 200 can be made uniform throughout the entire flow path 100 of the reaction unit 110.
  • reaction solution 200 is fed through the flow path 100 by capillary force.
  • the feeding speed of the reaction solution 200 differs between the vicinity of the start point and the end point of the flow path 100, but as in the present embodiment, the first temperature region and the second temperature region.
  • the length of the flow path 100 of the repeating unit portion As the distance from the introducing portion 120 increases, it is possible to absorb the difference in liquid feeding speed between the vicinity of the start point and the vicinity of the end point. That is, the reaction time of the reaction solution 200 in the reaction unit 110 can approach the uniform length even if the liquid feeding speed is different between the vicinity of the start point and the vicinity of the end point.
  • the introduction unit 120 and the discharge unit 130 are arranged together at one end of the microfluidic device 1, but the introduction unit 120 (start point) and the discharge unit 130 (end point) are located at different positions. You may arrange in. For example, as shown in FIG. 7, the introduction part 120 may be arranged at one end of the microfluidic device 1A, and the discharge part 130 may be arranged at the other end of the microfluidic device 1A.
  • the main channel 100a is a meandering channel, but is not limited to this.
  • the main channel 100a may be a straight linear channel.
  • a plurality of first heater blocks 141 (first temperature region) and The length (width) in the liquid feeding direction of the plurality of second heater blocks 142 (second temperature region) may be reduced as the distance from the introduction unit 120 increases.
  • the main flow path 100a when the main flow path 100a is a meandering flow path, a longer flow path length can be secured in a smaller space, and therefore a smaller microfluidic device can be realized.
  • the main flow path 100a a meandering flow path, the first temperature region in the main flow path 100a and the first temperature range can be changed by simply reciprocating between one first heater block 141 and one second heater block 142.
  • the repeating unit portion with the two temperature regions can be made a plurality of times. Thereby, the structure of the heater part 140 can be simplified.
  • the second substrate 20 may be disposed on the first substrate 10.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a schematic configuration of the microfluidic device 2 according to the second embodiment.
  • the second substrate 20 is not shown in FIG. 9, the second substrate 20 may be disposed on the first substrate 10 as in the first embodiment.
  • the heater unit 140 is not illustrated in FIG. 9, the heater unit 140 having a predetermined shape (the first heater block 141 and the second heater block 142) is disposed on the back side of the first substrate 10.
  • the planar view shape of the channel 100 is spiral.
  • the planar view shape of the channel 100 is a substantially circular spiral shape.
  • the channel 100 has a shape in which a plurality of arcs having different diameters are connected. Note that the arc includes a perfect circle and an ellipse.
  • the introduction part 120 provided at one end of the flow path 100 (main flow path 100a) is located on the outermost side of the spiral shape.
  • the discharge part 130 provided in the other end of the flow path 100 (main flow path 100a) is located in the spiral innermost side.
  • the discharge unit 130 is provided at the center of the spiral.
  • first heater block 141 and the second heater block 142 provided on the back side of the first substrate 10 are both fan-shaped in plan view.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 have a shape in which a circle is divided into four parts with the center of the circle as the center, and two each of them are provided.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 are alternately provided along the circumferential direction of the spiral.
  • the flow path 100 is spiral, the introduction part 120 is provided on the outermost side of the spiral, and the discharge part 130 is provided on the innermost side of the spiral.
  • the spiral channel 100 has a longer channel length (arc) at the outer portion and a shorter channel length (arc) at the inner portion.
  • the first temperature region (region corresponding to the first heater block 141) set to a predetermined different temperature and the second temperature region (region corresponding to the second heater block 142) are set.
  • the length of the channel 100 of the repeating unit portion can be shortened as the distance from the introduction unit 120 increases.
  • the length of the flow path 100 of the repetitive unit portion between the first temperature region (region corresponding to the first heater block 141) and the second temperature region (region corresponding to the second heater block 142) is set as the liquid feed. It is possible to increase the length near the starting point of the liquid feeding with a high speed (near the introduction part 120) and shorten the vicinity near the end point of the liquid feeding with a low liquid feeding speed (near the discharge part 130).
  • the reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel 100 can be made close to a uniform length. Thereby, a uniform reaction can be given to the reaction solution in the entire flow path. In addition, liquid feeding near the end point where the liquid feeding speed is slow can be completed quickly.
  • the flow channel 100 is a meandering flow channel as in the microfluidic device 1 of the first embodiment, the bending at the folded portion becomes steep and the reaction solution is decelerated at the folded portion and sent at a uniform speed. It becomes impossible to liquid.
  • the flow path 100 spiral as in the present embodiment it is possible to eliminate the steep turn-back portion, so that the reaction solution can be fed at a uniform speed.
  • microfluidic device 2 in this Embodiment also has the structure which liquid-feeds a reaction solution by capillary force, it is not restricted to this.
  • the shape of the flow channel 100 is a substantially circular spiral shape, but is not limited thereto.
  • the planar view shape of the flow channel 100 may be a substantially square spiral shape. That is, it may be a spiral shape in which a plurality of linear flow paths having different lengths are sequentially connected so that the angle formed is 90 degrees. Also in this case, similarly to the microfluidic device 2 in the second embodiment, the reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel 100 can be made close to a uniform length.
  • the reaction solution at the folded portion compared to the case where the flow channel 100 is a meandering flow channel with a sharp folded portion. Can alleviate the slowdown.
  • the flow channel 100 is linear in the first temperature region (first heater block 141) and the second temperature region (second heater block 142), the flow channel 100 is a circular spiral as shown in FIG. Compared with the case where it is in a shape, a desired reaction can be given to the reaction solution.
  • the flow path 100 can be efficiently arranged in the first substrate 10 as compared with the case where the flow path 100 has a substantially circular spiral shape.
  • the device area can be reduced.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 have a shape in which the quadrangle is divided into four with the discharge unit 130 as the center, but is not limited thereto.
  • the first heater block 141 and the second heater block 142 may have a shape obtained by dividing a quadrangle into two along a diagonal line.
  • the shape may be divided into a plurality of parts such as 6 or 8 parts.
  • the reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel 100 can be made close to a uniform length.
  • the flow path 100 has a spiral shape with a substantially square shape in plan view, but is not limited thereto.
  • the channel 100 may have a spiral shape having a substantially rectangular shape in plan view. Also in this case, similarly to the microfluidic device 2 in the second embodiment, the reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel 100 can be made close to a uniform length.
  • the flow path 100 on the long side of the substantially rectangular shape is configured to pass through the first temperature region (the region corresponding to the first heater block 141) that is a low temperature region
  • the flow path 100 on the short side of the substantially rectangular shape is configured to pass through a second temperature region (region corresponding to the second heater block 142) which is a high temperature region.
  • reaction time of the reaction solution flowing through the flow channel 100 can be made to be a uniform length.
  • the flow channel 100 can be efficiently arranged by making the flow channel 100 into a substantially rectangular spiral shape.
  • the reaction of the reaction solution takes more time in the low temperature region than in the high temperature region. Therefore, as shown in FIG. 12, the flow path can be arranged more efficiently by making the flow path 100 of the long side portion correspond to the low temperature region.
  • the flow PCR in the reaction unit 110 is a meandering flow channel, and the flow PCR repeatedly applies a temperature change to the reaction solution containing the target nucleic acid.
  • PCR may be performed such that temperature changes are repeatedly applied to the reaction solution containing the target nucleic acid.
  • PCR can be carried out more efficiently by using the flow as in the above embodiment.
  • the heater unit 140 is configured so that the set temperature is in two types of temperature ranges, but is configured so that the set temperature is in three or more temperature ranges different from each other. Also good.
  • the flow path should just be comprised so that the reaction solution may periodically pass through the several temperature area
  • each temperature in the plurality of temperature regions is set by the heater block.
  • the temperature may be set by using another temperature control member such as a Peltier element.
  • the reaction solution is fed by capillary force, but the present invention is not limited to this.
  • the reaction solution may be supplied by connecting a liquid supply pump such as a syringe pump to the flow path, or the reaction solution may be supplied by a method other than capillary force.
  • a liquid supply pump such as a syringe pump
  • the reaction solution may be supplied by a method other than capillary force.
  • the feeding speed gradually decreases as the feeding distance increases. .
  • the flow path 100 has a substantially circular or substantially rectangular spiral shape, but the present invention is not limited to this.
  • the flow path 100 may have a spiral shape of another polygon such as a triangle or a hexagon, or a spiral shape that is arbitrarily curved.
  • the flow path 100 has a right-handed spiral shape, but may have a left-handed spiral shape.
  • Microfluidic device 100 Channel 100a Main channel 120 Introducing portion 200 Reaction solution

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Abstract

　マイクロ流体デバイス（１）は、反応溶液（２００）が流れる流路（１００）と、反応溶液（２００）を流路（１００）に導入するための導入部（１２０）とを有し、流路（１００）は、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されており、流路（１００）は、第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さが導入部（１２０）から離れるほど短くなっている。

Description

マイクロ流体デバイス
　本発明は、マイクロ流体デバイスに関する。
　マイクロ流体デバイスは、反応溶液が流れる流路を有し、極めて少量の試料や試薬を含む反応溶液を反応させることが可能なデバイスである。マイクロ流体デバイスとしては、微小反応デバイス（マイクロリアクタ）、集積型ＤＮＡデバイス、又は、微小電気泳動デバイス等がある。
　例えば、マイクロ流体デバイスは、流路を流れる反応溶液に所望の温度変化を与える反応デバイスに用いられる。マイクロ流体デバイスを用いることによって、反応溶液に与える温度変化を高速にすることができる。
　従来より、温度変化を繰り返し与えることで標的核酸を増幅させる核酸増幅デバイスが知られているが、核酸増幅デバイスとしてマイクロ流体デバイスを用いることにより、標的核酸を高速に増幅させることができる。
　例えば、特許文献１には、デバイスを複数の異なる温度領域に分割しておき、反応溶液が各温度領域を繰り返して通過するように蛇行した蛇行流路を設けた構成が開示されている。
　この構成により、反応溶液を蛇行流路に進行させるだけで反応溶液に所望の温度変化を高速に与えることができるので、反応溶液として核酸を含む溶液を用いた場合に、高速に核酸増幅を行うことができる。
特開２００２－１８２７１号公報
　しかしながら、流路を流れる反応溶液の送液速度にばらつきがある。具体的には、反応溶液の送液速度が流路の始点付近と終点付近とで異なる。この結果、反応部における反応溶液の反応時間がばらつくという課題がある。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、流路を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができるマイクロ流体デバイスを提供することを目的とする。
　上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロ流体デバイスの一態様は、反応溶液が流れる流路と、前記反応溶液を前記流路に導入するための導入部とを有し、前記流路は、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されており、前記流路における前記第１温度領域と前記第２温度領域との繰り返し単位部分の長さは、前記反応溶液の送液方向に沿って前記導入部から離れるほど短くなっている。
　本発明によれば、流路を流れる反応溶液の反応時間のばらつきを抑制することができ、反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
図１は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイスの分解斜視図である。 図３は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイスの平面図である。 図４は、従来のマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図５は、流路を流れる反応溶液の送液距離と送液時間との関係を示す図である。 図６は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイスにおける温度サイクルを説明するための図である。 図７は、実施の形態１の変形例１に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図８は、実施の形態１の変形例２に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図９は、実施の形態２に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図１０は、実施の形態２の変形例１に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図１１は、実施の形態２の変形例２に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。 図１２は、実施の形態２の変形例３に係るマイクロ流体デバイスの概略構成を示す斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、ステップ（工程）及びステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
　なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
　（実施の形態１）
　［マイクロ流体デバイスの概略構成］
　実施の形態１に係るマイクロ流体デバイス１の構成について、図１～図３を用いて説明する。図１は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイス１の概略構成を示す斜視図であり、図２は、同マイクロ流体デバイス１の分解斜視図であり、図３は、同マイクロ流体デバイス１の平面図である。
　マイクロ流体デバイス１は、反応溶液２００が流れる流路１００を有するデバイス（マイクロ流路チップ）であり、流路１００を流れる反応溶液２００を反応させるための反応部１１０と、反応溶液２００を流路１００に導入するための導入部１２０と、反応溶液２００を排出するための排出部１３０とを備える。
　流路１００は、少なくとも反応部１１０を通過するように設けられている。本実施の形態において、流路１００に導入された反応溶液２００は、流路１００内を毛管力（キャピラリ力）により送液される。例えば、流路１００の内面を、接触角が鋭角である親水性表面とすることによって、反応溶液２００を毛管力によって送液することができる。
　また、流路１００は、反応溶液２００が一方通行的を流れる反応流路であり、１本で構成されている。流路１００は、一方の端部が導入部１２０に、他方の端部が排出部１３０にそれぞれ繋がっている。つまり、流路１００の一端が導入部１２０であり、流路１００の他端が排出部１３０である。
　流路１００は、反応部１１０を通過するように構成されている。詳細は後述するが、流路１００は、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されている。
　さらに、流路１００における第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さ（温度サイクルの流路長）は、反応溶液２００の送液方向に沿って導入部１２０から離れるほど短くなっている。つまり、流路１００における第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さが下流側ほど短くなっている。
　図２及び図３に示すように、本実施の形態において、流路１００は、反応部１１０に設けられた流路である主流路１００ａと、反応溶液２００を導入部１２０から反応部１１０に導くための流路である導入流路１００ｂと、反応溶液２００を反応部１１０から排出部１３０までに導くための排出流路１００ｃとを有する。
　図３に示すように、主流路１００ａは、蛇行するように形成された蛇行流路であり、屈曲部として複数の折り返し部を有する。主流路１００ａは、ライン状の流路を所定間隔毎に折り曲げながら連続的に折り返すように（往復するように）形成されている。つまり、主流路１００ａは、異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを往復するように複数サイクルで折り返されており、複数の直線部（直線状の部分）と、複数の直線部を接続する複数の屈曲部（折り返し部）とを有する。主流路１００ａの折り返し回数は、例えば２０～７０サイクル程度である。なお、図３では、１０サイクル回程度しか図示されていない。
　反応部１１０は、マイクロ流体デバイス１に導入された反応溶液２００を反応させるための領域である。反応部１１０には、所定の異なる温度に設定された少なくとも２つ以上の温度領域が存在する。
　反応溶液２００（反応流体）は、例えば、試料となる標的核酸を含む溶液である。具体的には、反応溶液２００は、標的核酸と標的核酸を増幅させるための反応試薬とを含む水溶液である。したがって、本実施の形態における反応部１１０は核酸増幅反応部であり、反応部１１０では、反応溶液２００に含まれる標的核酸が増幅する。なお、反応溶液２００には、アルコールや界面活性剤等が含まれていてもよい。
　導入部１２０は、試料となる標的核酸を含む反応溶液２００が導入される試料導入口（インレット）である。導入部１２０は、流路１００の始点になっている。つまり、導入部１２０は、反応溶液２００の送液の始点となる。
　排出部１３０は、反応部１１０で増幅された標的核酸を含む反応溶液２００を排出するための試料排出口（ドレイン）である。排出部１３０は、流路１００の終点になっている。つまり、排出部１３０は、反応溶液２００の送液の終点となる。なお、反応溶液２００は、排出部１３０から排出しなくてもよい。
　このように、本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス１は、試料となる標的核酸を増幅させるための核酸増幅デバイスとして用いられている。一例として、マイクロ流体デバイス１を用いてＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応：Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ　Ｃｈａｉｎ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法を実施する場合について説明する。
　ＰＣＲ法は、ターゲットＤＮＡを温度サイクルにより増幅させる技術である。この場合、反応溶液には、ターゲットＤＮＡの他に、ＰＣＲプライマやポリメラーゼ酵素、バッファー等が含まれている。このような反応溶液に温度サイクルを付与することで、ターゲットＤＮＡを増幅することができる。増幅したＤＮＡの増幅量は、反応検出機構によって検出することができる。本実施の形態では、反応溶液が流路１００を通過することで反応溶液に含まれる標的核酸がＰＣＲにより核酸増幅する。
　反応部１１０に設けられた流路１００（主流路１００ａ）は、所定の異なる温度に設定された少なくとも２つ以上の温度領域を複数サイクルで往復して通過するように構成されており、主流路１００ａを流れる反応溶液２００は、ヒータ部１４０によって温度サイクルが付与される。２つ以上の温度領域には、第１温度に設定された領域である第１温度領域（低温領域）と、第１温度よりも高い第２温度に設定された領域である第２温度領域（高温領域）とが含まれている。具体的に、主流路１００ａは、低温領域（第１ヒータブロック１４１）と高温領域（第２ヒータブロック１４２）とを交互に繰り返して通過するように構成されている。
　さらに、主流路１００ａでは、第１ヒータブロック１４１に対応する第１温度領域（低温領域）と第２ヒータブロック１４２に対応する第２温度領域（高温領域）との繰り返し単位部分の長さが導入部１２０から離れるほど短くなっている。つまり、第１温度領域（低温領域）と第２温度領域（高温領域）との繰り返し単位は、導入部１２０に近づくほど長くなっており、排出部１３０に近づくほど短くなっている。なお、第１温度領域（低温領域）と第２温度領域（高温領域）との繰り返し単位は、ＰＣＲサイクルに対応した繰り返し単位であり、例えば、図３では、主流路１００ａのＰ１からＰ２までの１サイクル長さ、主流路１００ａのＰ２からＰ３までの１サイクル長さ、・・・、及び、主流路１００ａのＰ９からＰ１０までの１サイクル長さに対応する。
　このように、ＰＣＲサイクルに対応した繰り返し単位を導入部１２０から離れるほど短くするために、本実施の形態では、主流路１００ａの蛇行流路における繰り返し単位の長さを変更することで実現している。すなわち、蛇行流路の繰り返し単位部分の長さ（流路長）を、反応溶液２００の送液方向に沿って、導入部１２０に近づくほど長くしており、排出部１３０に近づくほど短くしている。
　具体的には、蛇行流路を構成する主流路１００ａでは、第１温度領域（低温領域）及び第２温度領域（高温領域）の一方から他方に向かう主流路１００ａの一部分を繰り返し単位としており、本実施の形態では、図３における主流路１００ａの直線部が繰り返し単位となっている。つまり、本実施の形態では、主流路１００ａにおける第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さは、主流路１００ａの連続する２つの折り返し部の間の直線部の長さ（流路長）になっている。したがって、主流路１００ａの直線部の長さ（直線部を介して連続する２つの折り返し部の間の長さ）が、導入部１２０から離れるほど短くなっている。
　なお、繰り返し単位部分の主流路１００ａは、第１温度領域部分の長さも第２温度領域部分の長さも導入部１２０から離れるほど短くなっているが、これに限らない。例えば、第１温度領域部分及び第２温度領域部分のいずれか一方が一定の長さであり、かつ、他方の長さが導入部１２０から離れるほど短くなっていてもよい。
　また、本実施の形態では、反応部１１０において、主流路１００ａにおける第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さは、排出部１３０に近づくに従って漸次短くなっているが、流路１００の途中に、前後２つの繰り返し単位の流路長が同じ又は多少長くなっている箇所があってもよい。つまり、主流路１００ａにおける第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さは、主流路１００ａ全体として、排出部１３０に近づくに従って短くなっていればよい。
　以下、マイクロ流体デバイス１を構成する具体的な構成部材について、図１～図３を用いてさらに詳述する。
　図１及び図２に示すように、マイクロ流体デバイス１は、第１基板１０と、第２基板２０と、ヒータ部１４０とによって構成されている。なお、マイクロ流体デバイス１は、ヒータ部１４０を含まず、第１基板１０と第２基板２０とで構成されていてもよい。
　［第１基板］
　図２に示すように、第１基板１０は、導入部１２０の一部を構成する第１凹部１１と、排出部１３０の一部を構成する第２凹部１２と、流路１００を構成する溝部１３とを備える。
　第１基板１０としては、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）又はアクリル等の樹脂基板を用いることができる。
　第１凹部１１及び第２凹部１２は、例えば円形開口の凹部である。溝部１３には反応溶液２００が流れる。つまり、溝部１３は、流路１００を構成している。具体的には、溝部１３は、主流路１００ａ、導入流路１００ｂ及び排出流路１００ｃを構成しており、第１凹部１１と第２凹部１２とをつなぐように形成されている。これにより、第１凹部１１（導入部１２０）に反応溶液２００が導入されると、反応溶液２００は、第２凹部１２（排出部１３０）に向かって溝部１３（流路１００）内を進行する。
　本実施の形態において、主流路１００ａを構成する溝部１３の内面は、親水性となっている。具体的には、主流路１００ａを構成する溝部１３の内面は、界面活性剤による表面処理が施されて親水性となっている。例えば、溝部１３の底面及び側面に界面活性剤をコーティングして親水化処理を施すことで、溝部１３の内面に親水性膜を形成することができる。なお、導入流路１００ｂ及び排出流路１００ｃを構成する溝部１３の内面も主流路１００ａと同様に親水性となっている。
　流路１００は、流路幅がマイクロオーダのマイクロ流路である。本実施の形態において、流路１００の流路幅は、一定である。具体的には、主流路１００ａ、導入流路１００ｂ及び排出流路１００ｃを構成する溝部１３は、断面形状が矩形状であって、幅及び深さが一定である。なお、流路１００（溝部１３）の幅及び深さは一定でなくてもよい。
　一例として、主流路１００ａ、導入流路１００ｂ及び排出流路１００ｃを構成する溝部１３は、流路幅（溝幅）が５０～５００μｍであり、深さが５０～１５０μｍであり、流路長が５００～３０００ｍｍである。流路１００（溝部１３）の流路幅、深さ、流路長は、上記の範囲に限るものではない。
　なお、第１基板１０は、樹脂基板に限らず、ガラス基板又はシリコン基板等であってもよい。第１基板としてシリコン基板を用いることで、主流路１００ａを構成する溝部１３の内面にシリコン酸化膜を容易に形成することができる。シリコン酸化膜は親水性を有するので、主流路１００ａ（溝部１３）の壁面（内面）にシリコン酸化膜を形成することによって、主流路１００ａの内面を親水化することができる。また、第１基板１０は、透明基板等の透光性基板及び不透光性基板のいずれであってもよい。また、溝部１３の断面形状は、矩形に限らず、半円形又は逆三角形であってもよい。
　［第２基板］
　図１に示すように、第２基板２０は、第１基板１０を覆う蓋部であり、第１基板１０上に配置される。第２基板２０としては、例えば透明樹脂基板又はガラス基板等を用いることができる。
　図２に示すように、第２基板２０には、導入部１２０の一部として、第２基板２０を貫通する第１貫通孔２１が設けられている。また、第２基板２０には、排出部１３０の一部として、第２基板２０を貫通する第２貫通孔２２が設けられている。第１貫通孔２１及び第２貫通孔２２は、例えば円形開口を有する貫通孔である。
　第１基板１０上に第２基板２０を載置することによって、第１基板１０の溝部１３の開口部分が塞がれて全方位が密閉された流路１００が構成される。これにより、流路１００は、反応溶液２００の送液方向（進行方向）に垂直な断面における壁面全周が閉じられた構成（四方が壁で覆われた構成）となり、かつ、導入部１２０及び排出部１３０においてのみ外部空間と繋がる構成となる。このように、流路１００の全方位を封止することによって、流路１００における毛管力を増強させることができるとともに、送液中に反応溶液２００が揮発することを抑制できる。
　なお、第２基板２０は、樹脂基板又はガラス基板に限らず、シリコン基板等であってもよい。また、第２基板２０は、透明基板でなくてもよい。
　［ヒータ部］
　ヒータ部１４０は、流路１００を流れる反応溶液２００を加熱するための加熱装置である。ヒータ部１４０は少なくとも反応部１１０に配置されており、反応部１１０の流路１００（主流路１００ａ）に送液される反応溶液２００は、ヒータ部１４０によって所定の温度が付与される。
　ヒータ部１４０は、設定温度が異なる第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを備えている。したがって、反応部１１０には、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２が配置される。つまり、反応部１１０には、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２の２つのヒータブロックによって所定の異なる温度に設定された２つの温度領域が存在する。
　第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２は、例えば直方体のアルミニウムやステンレス等の金属からなる金属ブロックを用いたヒータである。ヒータ部１４０としては、ヒータブロック以外に、ガラス基板上に金属薄膜を印刷等により形成した金属薄膜ヒータ等を用いることもできる。
　本実施の形態では、第２ヒータブロック１４２の温度（第２温度）が第１ヒータブロック１４１の温度（第１温度）よりも高くなるように設定されている。つまり、第２ヒータブロック１４２が配置された領域が高温領域であり、第１ヒータブロック１４１が配置された領域が低温領域である。
　低温領域に対応する第１ヒータブロック１４１の温度は、例えば５０℃～７５℃であり、本実施の形態では、アニール・伸長反応温度である約６０℃としている。一方、高温領域に対応する第２ヒータブロック１４２の温度は、例えば９３℃～９８℃であり、本実施の形態では、核酸増幅反応の変性反応温度である約９５℃としている。
　ヒータ部１４０は、温度制御部（不図示）に接続される。これにより、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２の各温度は、温度制御部によって制御することができる。
　第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２は所定の隙間をあけて並べられている。第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２の上には第１基板１０が配置される。具体的には、流路１００における主流路１００ａが第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを交互に跨ぐようにして第１基板１０がヒータ部１４０に載置される。これにより、主流路１００ａは、２つの温度領域を複数サイクルで往復するように構成される。つまり、主流路１００ａは、第１ヒータブロック１４１（低温領域）と第２ヒータブロック１４２（高温領域）とを交互に繰り返して通過する。
　［マイクロ流体デバイスの特徴］
　次に、マイクロ流体デバイス１の特徴について、本発明に至った経緯も含めて説明する。
　図４は、従来のマイクロ流体デバイス１０００の概略構成を示す斜視図である。
　図４に示すように、従来のマイクロ流体デバイス１０００の流路１１００は、上記実施の形態１におけるマイクロ流体デバイス１の流路１００と同様に、異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過する蛇行流路となっているが、上記実施の形態１におけるマイクロ流体デバイス１の流路１００と異なり、流路１００における第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さ（温度サイクルの流路長）が一定になっている。
　また、従来のマイクロ流体デバイス１０００は、上記実施の形態１におけるマイクロ流体デバイス１と同様に、毛管力によって反応溶液を送液する。
　この場合、図５に示すように、流路１１００を流れる反応溶液の送液距離と送液時間とは、送液距離が長くなるほど送液時間が長くなる。しかしながら、反応溶液と送液距離と送液時間とは比例せずに、送液距離が長くなるにしたがって、単位送液距離あたりの送液時間が徐々に長くなっている。言い換えると、送液距離が長くなるにしたがって、単位送液時間あたりの送液距離が短くなっている。つまり、送液距離が長くなるにつれて、送液速度が徐々に遅くなっていることが分かる。これは、流路１１００の内壁の抵抗が増加して、徐々に速度が遅くなるからであると考えられる。
　この結果、流路１００では、送液の始点付近（導入部１２０付近）においては、送液速度が速いために反応溶液は速く流れることになるが、送液の終点（排出部１３０）に近づくにつれて送液速度が徐々に遅くなっていき、反応溶液の流れが遅くなる。
　このように、マイクロ流体デバイス１０００では、流路１１００を流れる反応溶液の送液速度にばらつきがある。具体的には、反応溶液の送液速度が流路１１００の始点付近と終点付近とで異なる。
　この結果、流路１１００の始点付近と終点付近とで反応時間が異なり、流路全域の反応溶液に対して均一な反応を行うことができないという問題が生じる。あるいは、核酸増幅の反応を十分に行うために始点付近の反応時間を十分に確保した場合には、終点付近の反応時間が必要以上に長くなってしまい、送液完了までの時間が長くなるという問題が生じる。
　そこで、本発明者らは、反応溶液の送液速度のばらつきを抑制できる方法を鋭意検討した結果、流路における第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さを調整することによって送液の始点付近と終点付近との反応速度を近づけることができることを見出した。
　具体的には、図１及び図３に示すように、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成された流路１００に対して、第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の長さ（流路長）を、反応溶液２００の送液方向に沿って導入部１２０から離れるほど短くした。
　ここで、本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス１の特徴について、図１～図３を参照しながら、図６を用いて説明する。図６は、実施の形態１に係るマイクロ流体デバイス１における温度サイクルを説明するための図である。なお、本実施の形態では、マイクロ流体デバイス１を核酸増幅デバイスとして用いた場合について説明する。
　まず、試料となる標的核酸とこの標的核酸を増幅させるための反応試薬とをマイクロ流体デバイス１の導入部１２０に導入する。例えば、標的核酸を含む反応溶液と反応試薬とを予め混合しておいた溶液を反応溶液２００として、図１に示すように、この反応溶液２００を、ピペットを用いて導入部１２０に注入する。
　導入部１２０に導入された反応溶液２００は、流路１００を通って導入部１２０から反応部１１０に送液される。具体的には、反応溶液２００は、導入流路１００ｂを流れて反応部１１０の主流路１００ａに送液される。
　反応部１１０では、反応溶液２００に周期的な温度変化が与えられて反応溶液２００に含まれる標的核酸が増幅する。
　具体的には、反応部１１０に到達した反応溶液２００は、図６に示すように、第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを繰り返して往復するように流路１００（主流路１００ａ）を通ることになる。つまり、反応溶液２００は、反応部１１０における低温領域（第１ヒータブロック１４１）と高温領域（第２ヒータブロック１４２）との２つの温度領域を交互に繰り返して順次通過するように送液されるので、加熱と冷却とが交互に繰り返して付与されることになる。これにより、流路１００（主流路１００ａ）を流れる反応溶液２００に対してヒートサイクルを付与することができるので、反応溶液２００に含まれる標的核酸は、高温領域での変性反応と低温領域でのアニール・伸長反応との繰り返しにより増幅する。
　このように、送液しながら反応溶液２００を昇降温させることができるので、非常に高速なフローＰＣＲを実現することができる。したがって、反応溶液２００に含まれる標的核酸を高速に増幅させることができる。
　この場合、本実施の形態では、図３に示すように、設定温度の異なる第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の流路１００の長さが反応溶液２００の送液方向に沿って導入部１２０から離れるほど短くなっている。
　つまり、図６に示すように、第１温度領域（第１ヒータブロック１４１に対応する領域）と第２温度領域（第２ヒータブロック１４２に対応する領域）との繰り返し単位部分の流路１００の長さは、送液速度が速い送液の始点付近（導入部１２０付近）ほど長くなっており、送液速度が遅い送液の終点付近（排出部１３０付近）に近づくにつれて徐々に短くなっている。
　これにより、反応部１１０において、第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の流路１００において反応溶液２００が存在する時間のばらつきが、各繰り返し単位部分においてより小さくなる。したがって、反応部１１０の全域において反応溶液２００の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　この結果、流路全域の反応溶液２００に対して均一な反応を与えることができる。また、核酸増幅の反応を十分に行うために始点付近の反応時間を十分に確保した場合であっても、終点付近での必要以上な過剰な反応時間を削減することができるので、送液完了までの時間を短くすることができる。
　なお、図６に示される第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２の領域は、各ヒータブロックそのものの大きさ（幅）を表したものではなく、各ヒータブロックを通過する流路１００（主流路１００ａ）の流路長を模式的に表したものである。
　本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス１では、以上のようにして反応溶液２００が導入部１２０から排出部１３０へと送液される。
　なお、反応溶液２００の先頭が排出部１３０に到達したときに、反応溶液２００の導入部１２０への導入を停止させており、このときに流路１００の全体に反応溶液２００が行き渡って流路１００内に反応溶液２００が充填されることになる。
　また、本実施の形態において、反応溶液２００は、流路１００内を進行する際、上述のとおり、流路１００内を毛管力により送液される。例えば、流路１００（主流路１００ａ、導入流路１００ｂ、排出流路１００ｃ）の内面を親水性表面にすることで、反応溶液２００を毛管力によって送液することができる。このように、反応溶液２００は、気液界面に生じる毛管力によって流路１００内を自送液（Ｓｅｌｆ－ｐｒｏｐｅｌｌｅｄ　ｆｌｏｗ）されるので、流路１００内を自動的に進行する。
　したがって、反応部１１０では、反応溶液２００が流路１００（主流路１００ａ）内を毛管力により送液されながら反応溶液２００に含まれる標的核酸が増幅する。つまり、反応溶液２００は、自動搬送によって流路１００内に送液されながら反応部１１０において周期的な温度変化が与えられて、標的核酸が増幅する。
　なお、流路１００（主流路１００ａ、導入流路１００ｂ及び排出流路１００ｃ）は、壁面の一部が親水性表面であればよいが、送液方向に垂直な断面における流路１００の壁面全周が親水性表面である方がよい。この場合、第１基板１０の溝部１３の表面だけでなく、第２基板２０の表面（内面）も親水性表面にすればよい。流路１００の断面における壁面の親水性表面の割合が大きいほど、反応溶液２００に対する毛管力を大きくすることができる。
　また、反応溶液２００が流路１００の全域に行き渡った後は、反応溶液２００に含まれる標的核酸の増幅量を検出する。この場合、例えば、光学検出装置によって非接触で標的核酸の増幅量を検出する。具体的には、反応部１１０における主流路１００ａの直線部と交差する方向にレーザ光をスキャンするとともに反射光を受光する。そして、受光した反射光に基づいて主流路１００ａ内の反応溶液中における標的核酸の増幅量を算出する。
　これにより、第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを往復する主流路１００ａのサイクルに応じた核酸の増幅曲線を取得することができる。つまり、主流路１００ａ上をレーザ光でスキャンすることによって、主流路１００ａのサイクル毎の核酸の増幅量を、増幅曲線として検出することができる。具体的には、ＰＣＲサイクルの増加に従って核酸の増幅量が増加する増幅曲線が得られる。
　一例として、青色光のレーザ光を反応溶液に照射することによって、青色光を励起光として蛍光発光した緑色光が反射光として戻るように構成することができる。この緑色光（反射光）の蛍光量は、核酸の増幅量に応じて変化する。したがって、緑色光の蛍光量を測定することで核酸の増幅量を算出することができる。
　［まとめ］
　以上、本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス１によれば、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の流路１００の長さが反応溶液２００の送液方向に沿って導入部１２０から離れるほど短くなっている。
　これにより、流路１００を流れる反応溶液２００の反応時間のばらつきを抑制することができるので、反応部１１０における反応溶液２００の反応時間を一律の長さに近づけることができる。したがって、反応部１１０の流路１００の全域において、反応溶液２００の反応時間の均一化を図ることができる。
　また、本実施の形態において、反応溶液２００は、流路１００内を毛管力によって送液される。
　毛管力によって反応溶液２００を送液すると、反応溶液２００の送液速度が流路１００の始点付近と終点付近とで異なるが、本実施の形態のように、第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の流路１００の長さを導入部１２０から離れるほど短くすることで、始点付近と終点付近との送液速度の違いを吸収することができる。つまり、始点付近と終点付近とで送液速度が異なっていても、反応部１１０における反応溶液２００の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　なお、本実施の形態では、導入部１２０と排出部１３０とをマイクロ流体デバイス１の一方の端部にまとめて配置したが、導入部１２０（始点）と排出部１３０（終点）とを異なる位置に配置してもよい。例えば、図７に示すように、マイクロ流体デバイス１Ａの一方の端部に導入部１２０を配置し、マイクロ流体デバイス１Ａの他方の端部に排出部１３０を配置してもよい。
　また、本実施の形態では、主流路１００ａを蛇行流路としたが、これに限るものではない。例えば、図８に示すマイクロ流体デバイス１Ｂのように、主流路１００ａを直線状の直線流路にしてもよい。この場合、第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分の主流路１００ａの長さを導入部１２０から離れるほど短くするために、複数の第１ヒータブロック１４１（第１温度領域）及び複数の第２ヒータブロック１４２（第２温度領域）の送液方向の長さ（幅）を、導入部１２０から離れるほど小さくするとよい。
　ただし、図３のように主流路１００ａを蛇行流路とする方が、より小さなスペースでより長い流路長を確保することができるので、より小型のマイクロ流体デバイスを実現することができる。また、主流路１００ａを蛇行流路にすることで、１つの第１ヒータブロック１４１と１つの第２ヒータブロック１４２との間を繰り返して往復させるだけで、主流路１００ａにおける第１温度領域と第２温度領域との繰り返し単位部分を複数回にすることができる。これにより、ヒータ部１４０の構造を簡便にすることができる。
　なお、図８には、第２基板２０が図示されていないが、第１基板１０の上に第２基板２０を配置してもよい。
　（実施の形態２）
　次に、実施の形態２に係るマイクロ流体デバイス２の概略構成について、図９を用いて説明する。図９は、実施の形態２に係るマイクロ流体デバイス２の概略構成を示す斜視図である。なお、図９には、第２基板２０が図示されていないが、実施の形態１と同様に、第１基板１０の上に第２基板２０を配置してもよい。また、図９には、ヒータ部１４０が図示されていないが、第１基板１０の裏側には所定形状のヒータ部１４０（第１ヒータブロック１４１、第２ヒータブロック１４２）が配置される。
　図９に示すように、マイクロ流体デバイス２では、流路１００の平面視形状が渦巻き状になっている。本実施の形態において、流路１００の平面視形状は、略円形の渦巻き状である。具体的には、流路１００は、径の異なる複数の円弧をつなぎ合わせた形状となっている。なお、円弧には、真円の円弧及び楕円の円弧が含まれる。
　流路１００（主流路１００ａ）の一端に設けられた導入部１２０は、渦巻き状の最も外側に位置している。また、流路１００（主流路１００ａ）の他端に設けられた排出部１３０は、渦巻き状の最も内側に位置している。本実施の形態において、排出部１３０は、渦巻きの中心に設けられている。
　また、第１基板１０の裏側に設けられた第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２は、いずれも平面視形状が扇形形状である。本実施の形態において、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２は、円中心を中心として円を４分割にした形状であり、各々２つずつ設けられている。また、第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とは渦巻きの周方向に沿って交互に設けられている。
　このように、本実施の形態では、流路１００を渦巻き状とし、導入部１２０を渦巻きの最も外側に設けるとともに排出部１３０を渦巻き状の最も内側に設けている。渦巻き状の流路１００は、外側部分ほど流路長（円弧）が長くなり、内側部分ほど流路長（円弧）が短くなる。
　これにより、本実施の形態でも、所定の異なる温度に設定された第１温度領域（第１ヒータブロック１４１に対応する領域）と第２温度領域（第２ヒータブロック１４２に対応する領域）との繰り返し単位部分の流路１００の長さを導入部１２０から離れるほど短くすることができる。
　この結果、第１温度領域（第１ヒータブロック１４１に対応する領域）と第２温度領域（第２ヒータブロック１４２に対応する領域）との繰り返し単位部分の流路１００の長さを、送液速度が速い送液の始点付近（導入部１２０付近）ほど長くし、送液速度が遅い送液の終点付近（排出部１３０付近）ほど短くすることができる。
　したがって、流路１００を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。これにより、流路全域の反応溶液に対して、均一な反応を与えることができる。また、送液速度が遅い終点付近での送液を速く完了することができる。
　また、上記実施の形態１のマイクロ流体デバイス１のように流路１００が蛇行流路である場合、折り返し部での屈曲が急峻となって反応溶液が折り返し部で減速して均一な速度で送液することができなくなる。これに対して、本実施の形態のように流路１００を渦巻き状にすることで、急峻な折り返し部をなくすことができるので、反応溶液を均一な速度で送液することができる。
　なお、本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス２も、毛管力によって反応溶液を送液する構造を有しているが、これに限るものではない。
　また、本実施の形態におけるマイクロ流体デバイス２では、流路１００の形状を略円形の渦巻き状としたが、これに限るものではない。
　例えば、図１０に示すマイクロ流体デバイス２Ａのように、流路１００の平面視形状を略四角形の渦巻き状としてもよい。つまり、長さの異なる複数の直線状の流路を、なす角が９０度となるように順次接続した形状の渦巻き状であってもよい。この場合も、実施の形態２におけるマイクロ流体デバイス２と同様に、流路１００を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　また、図１０に示すマイクロ流体デバイス２Ａでは、流路１００の折り返し部が略９０度であるので、流路１００を折り返し部が急峻な蛇行流路にする場合と比べて、折り返し部で反応溶液が減速してしまうことを緩和できる。
　しかも、第１温度領域（第１ヒータブロック１４１）及び第２温度領域（第２ヒータブロック１４２）では流路１００が直線状になっているので、図９のように流路１００が円形の渦巻き状である場合と比べて、反応溶液に対して所望の反応を与えることができる。
　さらに、流路１００を略四角形の渦巻き状にすることで、流路１００が略円形の渦巻き状である場合と比べて、第１基板１０内に流路１００を効率よく配置することができるので、デバイス面積を小さくすることができる。
　また、図１０に示すマイクロ流体デバイス２Ａにおいて、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２は、排出部１３０を中心に四角形を４分割にした形状であったが、これに限るものではない。
　例えば、図１１に示すマイクロ流体デバイス２Ｂのように、第１ヒータブロック１４１及び第２ヒータブロック１４２は、四角形を対角線に沿って２分割した形状であってもよいし、排出部１３０を中心に６分割又は８分割等の複数に分割した形状であってもよい。この場合も、実施の形態２におけるマイクロ流体デバイス２と同様に、流路１００を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　また、図１０及び図１１に示すマイクロ流体デバイス２Ａ及び２Ｂでは、流路１００は、平面視略正方形の渦巻き状であったが、これに限るものではない。
　例えば、図１２に示すマイクロ流体デバイス２Ｃのように、流路１００は、平面視略長方形の渦巻き状であってもよい。この場合も、実施の形態２におけるマイクロ流体デバイス２と同様に、流路１００を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　さらに、図１２に示すマイクロ流体デバイス２Ｃでは、略長方形の長辺における流路１００が、低温領域である第１温度領域（第１ヒータブロック１４１に対応する領域）を通過するように構成し、略長方形の短辺における流路１００が、高温領域である第２温度領域（第２ヒータブロック１４２に対応する領域）を通過するように構成している。
　この場合も、実施の形態２におけるマイクロ流体デバイス２と同様に、流路１００を流れる反応溶液の反応時間を一律の長さに近づけることができる。
　また、図１０及び図１１と同様に、流路１００を略四角形の渦巻き状にすることによって、流路１００を効率よく配置することができる。また、反応溶液の反応は、高温領域よりも低温領域の方が時間を要する。したがって、図１２に示すように、長辺部分の流路１００を低温領域に対応させることによって、さらに効率よく流路を配置することができる。
　（変形例）
　以上、本発明に係るマイクロ流体デバイスについて、実施の形態１、２に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態１、２に限定されるものではない。
　例えば、上記実施の形態１、２では、反応部１１０における流路１００（主流路１００ａ）を蛇行流路として標的核酸を含む反応溶液に温度変化を繰り返し与えるフローＰＣＲとしたが、これに限らない。つまり、フローＰＣＲとせずに、標的核酸を含む反応溶液に温度変化を繰り返し与えるようなＰＣＲとしてもよい。ただし、上記実施の形態のようにフローとした方が効率良くＰＣＲを実施することができる。
　また、上記実施の形態１、２では、ヒータ部１４０は、設定温度が２種類の温度領域となるように構成したが、設定温度が互いに異なる３つ以上の温度領域となるように構成してもよい。この場合、流路は、反応溶液が異なる複数の温度領域を周期的に通過するように構成されていればよい。
　また、上記実施の形態１、２では、複数の温度領域の各温度の設定は、ヒータブロックで行ったが、ペルチェ素子等の他の温度制御部材を用いて温度設定してもよい。
　また、上記実施の形態１、２では、毛管力によって反応溶液を送液したが、これに限るものではない。例えば、流路にシリンジポンプ等の送液ポンプをつないで反応溶液を送液してもよいし、毛管力以外の方法で反応溶液を自送液させてもよい。なお、反応溶液を毛管力で送液する場合ほどではないが、シリンジポンプ等の送液ポンプで反応溶液を送液する場合においても、送液距離が長くなるにつれて送液速度が徐々に遅くなる。
　また、上記実施の形態２では、流路１００を略円形又は略四角形の渦巻き状としたが、これに限るものではない。例えば、流路１００を三角形又は六角形等の他の多角形の渦巻き状、あるいは、任意に湾曲する渦巻き状であってもよい。
　また、上記実施の形態２において、流路１００は、右巻きの渦巻き状としたが、左巻きの渦巻き状であってもよい。
　その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
　１、１Ａ、１Ｂ、２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ　マイクロ流体デバイス
　１００　流路
　１００ａ　主流路
　１２０　導入部
　２００　反応溶液

Claims (10)

  1. 　反応溶液が流れる流路と、
    　前記反応溶液を前記流路に導入するための導入部とを有し、
    　前記流路は、所定の異なる温度に設定された第１温度領域と第２温度領域とを交互に複数回繰り返して通過するように構成されており、
    　前記流路における前記第１温度領域と前記第２温度領域との繰り返し単位部分の長さは、前記反応溶液の送液方向に沿って前記導入部から離れるほど短くなっている
    　マイクロ流体デバイス。
  2. 　前記流路の前記繰り返し単位部分における前記第１温度領域部分の長さは、前記反応溶液の送液方向に沿って前記導入部から離れるほど短くなっている
    　請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
  3. 　前記流路の前記繰り返し単位部分における前記第２温度領域部分の長さは、前記反応溶液の送液方向に沿って前記導入部から離れるほど短くなっている
    　請求項２に記載のマイクロ流体デバイス。
  4. 　前記流路は、複数の直線部と、前記複数の直線部を接続する複数の折り返し部とを有する蛇行流路であり、
    　前記流路における前記第１温度領域と前記第２温度領域との前記繰り返し単位部分は、前記直線部である
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
  5. 　前記流路は、渦巻き状であって、
    　前記導入部は、前記渦巻き状の最も外側に位置する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
  6. 　前記流路の平面視形状は、略円形の渦巻き状である
    　請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
  7. 　前記流路の平面視形状は、略四角形の渦巻き状である
    　請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
  8. 　前記流路の平面視形状は、略長方形の渦巻き状であり、
    　前記略長方形の長辺における前記流路は、前記第１温度領域を通過し、
    　前記略長方形の短辺における前記流路は、前記第２温度領域を通過し、
    　前記第１温度領域に設定された温度は、前記第２温度領域に設定された温度よりも低い
    　請求項５に記載のマイクロ流体デバイス。
  9. 　前記反応溶液は、標的核酸を含む溶液であり、
    　前記標的核酸は、前記反応溶液が前記流路を通過することでポリメラーゼ連鎖反応により核酸増幅する
    　請求項１～８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
  10. 　前記反応溶液は、前記流路内を毛管力によって送液される
    　請求項１～９のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
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