JP2009109249A - Microchip and master chip - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To develop a technique capable of stably maintaining a desired concentration profile, even when liquid feed is temporarily halted and even when the speed of a liquid current of liquid feed is very slow on a microchip for adjusting the concentrations of solutions by multiple steps, by repeating the dispensation and mixture of solutions having different concentrations, which are introduced from a plurality of liquid inlets, in a fine channel network having a plurality of branch points and confluence points. <P>SOLUTION: Main channels 24 (mixture parts) for mixing liquids are connected to one another, by connecting channels 25 having a channel cross-sectional area which is smaller than those of the main channels 24, to form the microchip 1. A master chip is for resin molding of the microchip 1. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体試料の分析等に用いられるマイクロチップに係り、特に、複数の液体導入口より導入された濃度の異なる溶液を複数の分岐点と合流点を有する微小流路網において分配と混合を繰り返して溶液の濃度を多段階に調整するマイクロチップ、該マイクロチップの作成用のマスターチップに関する。   The present invention relates to a microchip used for analyzing a liquid sample, and in particular, distributing and mixing solutions having different concentrations introduced from a plurality of liquid inlets in a microchannel network having a plurality of branch points and junction points. To a microchip that adjusts the concentration of the solution in multiple stages and a master chip for producing the microchip.

細胞アッセイを行うためのマイクロチップは、従来のマイクロウエルプレートと比べて高い集積度を実現できる分析方法として期待されている。発明者らが公開している非特許文献1やアメリカのグループの公開している非特許文献2では複数の薬剤の細胞毒性を一度に試験することのできるマイクロチップが記載されている。
一方、一般的に細胞毒性試験を行うにあたっては、非特許文献3に記載されているように広範な濃度範囲での試験を行う必要がある。しかしながら、マイクロチップで取り扱う液体は数ナノリットルのオーダーであり、このような微量の液体を正確に秤量して希釈するのは非常に困難である。
このような問題を解決するために、分岐と合流を繰り返す微小流路網を用いて、濃度の異なる複数の液体の流れを作り出す方法が知られている(例えば、非特許文献4)。
また、この原理に基づき、流路網のデザインを工夫することにより、複雑な様々な濃度プロファイルの溶液を調整する方法が報告されている(例えば、非特許文献5−8)。
A microchip for performing a cell assay is expected as an analytical method capable of realizing a higher degree of integration than a conventional microwell plate. Non-Patent Document 1 published by the inventors and Non-Patent Document 2 published by an American group describe a microchip capable of testing the cytotoxicity of a plurality of drugs at once.
On the other hand, in general, in performing a cytotoxicity test, it is necessary to perform a test in a wide concentration range as described in Non-Patent Document 3. However, the liquid handled by the microchip is on the order of several nanoliters, and it is very difficult to accurately measure and dilute such a small amount of liquid.
In order to solve such a problem, a method of creating a plurality of liquid flows having different concentrations by using a micro flow channel network that repeats branching and merging is known (for example, Non-Patent Document 4).
Further, a method for adjusting solutions having various complex concentration profiles by devising the design of the channel network based on this principle has been reported (for example, Non-Patent Documents 5-8).

一般的にこれらの方法では流路網を形成する各流路の流路抵抗を適切に設定し、液体導入口よりシリンジポンプ等を用いて適切な流量で液体を導入することにより、濃度の異なる液体同士を分岐点において適切な比率で分配し、混合部において適切な比率で混合することを可能とし、最下流に存在する液体排出口において望みの濃度の液体を得ることができる。しかしながら、このような分岐点における適切な分配と混合部における適切な混合は、あらかじめ設定された流量で液体導入口より液体を導入している状態においてのみ実現するため、シリンジポンプ内の液が不足し、液体導入口の流量が著しく下がった際に望みの濃度の液体を得ることができない。このことは、多段階の濃度プロファイルを持つ細胞培養用培養液を微量流路網で調整し、その下流で長期間細胞を培養する細胞培養チップに応用する場合に大きな問題となる。つまり、長期間細胞を培養するためにはシリンジポンプ等に適宜培養液を補充する必要があるが、培養液を補充する際に液体の流れが止まると、溶質が拡散によって微小流路内を移動してしまい、各流路の溶質濃度が変化してしまうという問題がある。このことは微量の溶質に短時間暴露されるだけで細胞の状態が変化してしまう細胞毒性試験チップにおいては致命的な問題となる。
また、これらの方法とは異なるが、類似した方法として、分岐と合流を一段階だけ行って多段の濃度プロファイルを作成する方法も報告されている(例えば、非特許文献9−11)。
In general, in these methods, the flow resistance of each flow path forming the flow path network is set appropriately, and liquid is introduced at an appropriate flow rate using a syringe pump or the like from the liquid introduction port, whereby the concentration differs. It is possible to distribute the liquids at an appropriate ratio at the branching point and to mix the liquids at an appropriate ratio in the mixing portion, and to obtain a liquid having a desired concentration at the liquid discharge port existing at the most downstream side. However, since appropriate distribution at the branch point and appropriate mixing in the mixing unit are realized only in a state where the liquid is introduced from the liquid introduction port at a preset flow rate, the liquid in the syringe pump is insufficient. However, when the flow rate at the liquid inlet is significantly reduced, a liquid having a desired concentration cannot be obtained. This is a serious problem when a cell culture medium having a multi-stage concentration profile is adjusted by a micro flow channel network and applied to a cell culture chip for culturing cells downstream for a long time. In other words, in order to culture cells for a long period of time, it is necessary to replenish the culture solution appropriately to a syringe pump or the like. Therefore, there is a problem that the solute concentration in each flow path changes. This is a fatal problem in a cytotoxicity test chip in which the state of a cell is changed only by being exposed to a small amount of solute for a short time.
Further, although different from these methods, as a similar method, a method of creating a multi-stage concentration profile by performing branching and merging only one stage has been reported (for example, Non-Patent Document 9-11).

しかしながら、これらの方法では濃度が三桁以上異なる濃度プロファイルを作製することは難しい。一般的な細胞毒性試験に適したマイクロチップのための濃度範囲が数桁に及ぶ多段階の濃度プロファイルを作製するためには分岐と合流を繰り返す構造の利用が望ましい。
さらに、これらの方法とは異なるが、類似した方法として、拡散現象を利用した濃度勾配を作製する方法も報告されている(例えば、非特許文献12)。
しかしながら、拡散現象によって濃度勾配を作製する場合にも、いったんポンプや加圧装置を止めた際に、時間経過に伴って濃度プロファイルが大きく変化してしまうといった欠点がある。
Sugiura S., Edahiro J., Kikuchi K., Sumaru K., and Kanamori T.:Cell Culture Microchamber Array with Independent Perfusion Channel for Parallel Drug Toxicity Assay, The proceedings of microTAS 2007, Chemical and Biological Microsystems Society, pp1321-1323 (2007) Wang Z., Kim M.-C., Marquez M. and Thorsen T.: High-Density Microfluidic Arrays for Cell Cytotoxicity Analysis, Lab Chip, 7, 740-745 (2007) Takara K., Sakaeda T., Yagami T., Kobayashi H., Ohmoto N., Horinouchi M., Nishiguchi K. and Okumura K.: Cytotoxic Effects of 27 Anticancer Drugs in Hela and Mdr1-Overexpressing Derivative Cell Lines, Biol. Pharm. Bull., 25, 771-778 (2002) N. L. Jeon, S. K. W. Dertinger, D. T. Chiu, I. S. Choi, A. D. Stroock and G. M. Whitesides: "Generation of Solution and Surface Gradients Using Microfluidic Systems", Langmuir, 16(22), 8311-8316 (2000)。 S. K. W. Dertinger, D. T. Chiu, N. L. Jeon, G. M. Whitesides, Generation of gradients having complex shapes using microfluidic networks, Anal. Chem. 73 (2001) 1240-1246. X. Y. Jiang, J. M. K. Ng, A. D. Stroock, S. K. W. Dertinger and G. M. Whitesides: "A Miniaturized, Parallel, Serially Diluted Immunoassay for Analyzing Multiple Antigens", J. Am. Chem. Soc., 125(18), 5294-5295 (2003) K. Campbell, A. Groisman, Generation of complex concentration profiles in microchannels in a logarithmically small number of steps, Lab Chip 7 (2007) 264-272. F. Lin, W. Saadi, S. W. Rhee, S. J. Wang, S. Mittal and N. L. Jeon: "Generation of Dynamic Temporal and Spatial Concentration Gradients Using Microfluidic Devices", Lab Chip, 4(3), 164-167 (2004) M. Yamada, T. Hirano, M. Yasuda and M. Seki: "A Microfluidic Flow Distributor Generating Stepwise Concentrations for High-Throughput Biochemical Processing", Lab Chip, 6(2), 179-184 (2006) H. Bang, S. H. Lim, Y. K. Lee, S. Chung, C. Chung, D. C. Han and J. K. Chang: "Serial Dilution Microchip for Cytotoxicity Test", J. Micromech. Microeng., 14(8), 1165-1170 (2004) #2286 G. M. Walker, N. Monteiro-Riviere, J. Rouse and A. T. O'Neill: "A Linear Dilution Microfluidic Device for Cytotoxicity Assays", Lab Chip, 7(2), 226-232 (2007) B. G. Chung, F. Lin and N. L. Jeon: "A Microfluidic Multi-Injector for Gradient Generation", Lab Chip, 6(6), 764-768 (2006)
However, with these methods, it is difficult to produce concentration profiles having concentrations that differ by three orders of magnitude or more. In order to create a multistage concentration profile with a concentration range of several orders of magnitude for a microchip suitable for general cytotoxicity tests, it is desirable to use a structure that repeats branching and merging.
Furthermore, although different from these methods, as a similar method, a method of creating a concentration gradient using a diffusion phenomenon has been reported (for example, Non-Patent Document 12).
However, even when the concentration gradient is produced by the diffusion phenomenon, there is a drawback that the concentration profile changes greatly with the passage of time when the pump and the pressurizing device are once stopped.
Sugiura S., Edahiro J., Kikuchi K., Sumaru K., and Kanamori T.:Cell Culture Microchamber Array with Independent Perfusion Channel for Parallel Drug Toxicity Assay, The proceedings of microTAS 2007, Chemical and Biological Microsystems Society, pp1321-1323 (2007) Wang Z., Kim M.-C., Marquez M. and Thorsen T .: High-Density Microfluidic Arrays for Cell Cytotoxicity Analysis, Lab Chip, 7, 740-745 (2007) Takara K., Sakaeda T., Yagami T., Kobayashi H., Ohmoto N., Horinouchi M., Nishiguchi K. and Okumura K .: Cytotoxic Effects of 27 Anticancer Drugs in Hela and Mdr1-Overexpressing Derivative Cell Lines, Biol. Pharm. Bull., 25, 771-778 (2002) NL Jeon, SKW Dertinger, DT Chiu, IS Choi, AD Stroock and GM Whitesides: "Generation of Solution and Surface Gradients Using Microfluidic Systems", Langmuir, 16 (22), 8311-8316 (2000). SKW Dertinger, DT Chiu, NL Jeon, GM Whitesides, Generation of gradients having complex shapes using microfluidic networks, Anal. Chem. 73 (2001) 1240-1246. XY Jiang, JMK Ng, AD Stroock, SKW Dertinger and GM Whitesides: "A Miniaturized, Parallel, Serially Diluted Immunoassay for Analyzing Multiple Antigens", J. Am. Chem. Soc., 125 (18), 5294-5295 (2003) K. Campbell, A. Groisman, Generation of complex concentration profiles in microchannels in a logarithmically small number of steps, Lab Chip 7 (2007) 264-272. F. Lin, W. Saadi, SW Rhee, SJ Wang, S. Mittal and NL Jeon: "Generation of Dynamic Temporal and Spatial Concentration Gradients Using Microfluidic Devices", Lab Chip, 4 (3), 164-167 (2004) M. Yamada, T. Hirano, M. Yasuda and M. Seki: "A Microfluidic Flow Distributor Generating Stepwise Concentrations for High-Throughput Biochemical Processing", Lab Chip, 6 (2), 179-184 (2006) H. Bang, SH Lim, YK Lee, S. Chung, C. Chung, DC Han and JK Chang: "Serial Dilution Microchip for Cytotoxicity Test", J. Micromech. Microeng., 14 (8), 1165-1170 (2004 ) # 2286 GM Walker, N. Monteiro-Riviere, J. Rouse and AT O'Neill: "A Linear Dilution Microfluidic Device for Cytotoxicity Assays", Lab Chip, 7 (2), 226-232 (2007) BG Chung, F. Lin and NL Jeon: "A Microfluidic Multi-Injector for Gradient Generation", Lab Chip, 6 (6), 764-768 (2006)

上述のように、マイクロチップ上で細胞毒性試験を行う際には培養液を長期間にわたって供給し続ける必要がある。そのため、一時的に培養液の供給を止めた後も適切な濃度の培養液を供給することのできる流路網の構成が求められる。   As described above, when performing a cytotoxicity test on a microchip, it is necessary to continue supplying the culture solution over a long period of time. Therefore, a configuration of a flow channel network that can supply a culture solution having an appropriate concentration even after the supply of the culture solution is temporarily stopped is required.

本発明では、複数の液体導入口より導入された濃度の異なる溶液を複数の分岐点と合流点を有する微小流路網において分配と混合を繰り返して多段階の濃度プロファイルを持つ液体を調整するマイクロチップにおいて、液体導入口からの液体の導入を一時的に止めても濃度プロファイルを維持できる構成のマイクロチップの提供を目的としている。   In the present invention, a micro-fluid having a multi-stage concentration profile is prepared by repeatedly distributing and mixing solutions having different concentrations introduced from a plurality of liquid inlets in a microchannel network having a plurality of branch points and junction points. An object of the chip is to provide a microchip having a configuration capable of maintaining a concentration profile even if the introduction of liquid from the liquid inlet is temporarily stopped.

上記課題を解決するために、本発明では以下の構成を提供する。
第1の発明は、互いに異なる濃度の液体が導入される複数の液体導入口と、4以上の液体排出口とを具備し、前記液体導入口から導入された液体を前記液体排出口へ導く微小流路網が形成され、前記微小流路網が、複数の分岐点と、複数の合流点とを有し、複数の液体導入口から導入された液体を、分岐と合流を二回以上繰り返すことにより、液体排出口毎に互いに異なる多段階の濃度の溶液を調整するように構成されているマイクロチップであって、前記微小流路網は、互いに異なる濃度の液体を混合するための主流路同士を、前記主流路よりも流路断面積が小さい狭隘部を有する接続流路を介して接続して構成され、
前記接続流路が、前記微小流路網における、前記分岐点から送液方向上流側に延在する主流路と、前記合流点から送液方向下流側に延在する主流路との間の液体流路を構成していることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第2の発明は、第1の発明のマイクロチップにおいて、接続流路の前記狭隘部が、主流路に比べて深さが浅く形成された溝であることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第3の発明は、第1又は第2の発明のマイクロチップにおいて、前記微小流路網は、前記主流路と、この主流路の送液方向上流端に接続された第1抵抗流路と、前記主流路の送液方向下流端に接続された第2抵抗流路とを有し、前記液体導入口から延在する送液ラインを複数具備し、前記第1抵抗流路及び前記第2抵抗流路は、前記主流路よりも流路断面積が小さく形成され、各送液ラインは、その送液方向上流端が前記液体導入口と連通され、送液方向下流端が前記液体排出口と連通されており、前記接続流路は、その送液方向上流端が、前記送液ラインの前記主流路の送液方向下流端の前記分岐点にて前記主流路に連通され、送液方向下流端が、別の送液ラインの前記主流路の送液方向上流端の前記合流点にて前記主流路に連通されていることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第4の発明は、第3記載のマイクロチップにおいて、前記第1抵抗流路及び前記第2抵抗流路と、前記接続流路の前記狭隘部とが、互いの深さを揃えて、前記主流路に比べて深さが浅く形成された溝であることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第5の発明は、第1〜4のいずれかの発明のマイクロチップにおいて、液体排出口の下流に微小容器が接続されていることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第6の発明は、第5の発明のマイクロチップにおいて、前記微小容器が、細胞培養用容器であることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第7の発明は、第1〜6のいずれかの発明のマイクロチップにおいて、前記微小流路網が、各液体導入口に同じ圧力をかけることよって所定の濃度の溶液を調整することができるように設計されていることを特徴とするマイクロチップを提供する。
第8の発明は、第1〜7のいずれかの発明のマイクロチップをレプリカモールディングによって作製するためのマスターチップであって、ベース基板上に形成した、互いに厚さの異なる樹脂層によって、前記主流路を形成するための主流路形成用突条と、前記接続流路を形成するための接続流路形成用突条とが形成され、前記接続流路形成用突条は、前記主流路形成用突条に比べて厚さが小さい樹脂層によって形成され、前記ベース基板からの突出寸法が前記主流路形成用突条に比べて小さいことを特徴とするマスターチップを提供する。
第9の発明は、第8に記載のマスターチップにおいて、前記樹脂層がフォトレジスト層であることを特徴とするマスターチップを提供する。
第10の発明は、第4の発明のマイクロチップを作成するための第8又は第9の発明のマスターチップであって、さらに、前記第1抵抗流路を形成するための第1抵抗流路形成用突条と、前記第2抵抗流路を形成するための第2抵抗流路形成用突条とが、主流路形成用突条に比べて前記ベース基板上の厚さが小さい樹脂層によって形成され、しかも、これら第1、第2抵抗流路形成用突条の前記ベース基板からの突出寸法が前記接続流路形成用突条と同じに揃えられていることを特徴とするマスターチップを提供する。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following configuration.
The first invention includes a plurality of liquid inlets into which liquids having different concentrations are introduced, and four or more liquid outlets, and a micro guide for introducing the liquid introduced from the liquid inlet to the liquid outlet. A flow channel network is formed, the micro flow channel network has a plurality of branch points and a plurality of merge points, and the liquid introduced from the plurality of liquid inlets is repeatedly branched and merged twice or more. Accordingly, the microchip is configured to adjust solutions having different multi-stage concentrations for each liquid discharge port, and the microchannel network includes main channels for mixing liquids having different concentrations. Are connected via a connection channel having a narrow portion having a smaller channel cross-sectional area than the main channel,
The connection channel is a liquid between the main channel extending from the branch point to the upstream side in the liquid feeding direction and the main channel extending from the junction point to the downstream side in the liquid feeding direction in the micro channel network. Provided is a microchip characterized by constituting a flow path.
According to a second invention, there is provided the microchip according to the first invention, wherein the narrowed portion of the connection channel is a groove formed with a depth smaller than that of the main channel.
According to a third invention, in the microchip of the first or second invention, the microchannel network includes the main channel and a first resistance channel connected to an upstream end of the main channel in the liquid feeding direction, A second resistance channel connected to a downstream end of the main channel in the liquid feeding direction, and a plurality of liquid feeding lines extending from the liquid introduction port. The first resistance channel and the second resistance The flow channel is formed with a flow channel cross-sectional area smaller than that of the main flow channel, and each liquid feed line has its upstream end in the liquid feed direction communicated with the liquid inlet and the downstream end in the liquid feed direction with the liquid discharge port. The connection flow path is connected to the main flow path at the upstream end in the liquid feed direction at the branch point of the liquid flow direction downstream end of the main flow path of the liquid feed line, and downstream in the liquid feed direction. The end is communicated with the main flow path at the junction point at the upstream end in the liquid feed direction of the main flow path of another liquid feed line. Providing a microchip, characterized in that.
According to a fourth aspect of the present invention, in the microchip according to the third aspect, the first resistance channel and the second resistance channel, and the narrow portion of the connection channel have the same depth, and the mainstream Provided is a microchip characterized in that it is a groove formed with a depth smaller than that of a path.
A fifth invention provides the microchip according to any one of the first to fourth inventions, wherein a micro container is connected downstream of the liquid discharge port.
A sixth invention provides the microchip according to the fifth invention, wherein the micro container is a cell culture container.
According to a seventh invention, in the microchip of any one of the first to sixth inventions, the microchannel network can adjust a solution having a predetermined concentration by applying the same pressure to each liquid inlet. Provided is a microchip characterized by being designed.
An eighth invention is a master chip for producing the microchip of any one of the first to seventh inventions by replica molding, wherein the mainstream is formed by resin layers having different thicknesses formed on a base substrate. A main channel forming ridge for forming a path and a connection channel forming ridge for forming the connection channel are formed, and the connection channel forming ridge is used for forming the main channel A master chip is provided, which is formed of a resin layer having a thickness smaller than that of the ridge, and has a projection dimension from the base substrate that is smaller than that of the main channel forming ridge.
A ninth invention provides the master chip according to the eighth aspect, wherein the resin layer is a photoresist layer.
A tenth invention is the master chip of the eighth or ninth invention for producing the microchip of the fourth invention, and further, a first resistance channel for forming the first resistance channel The forming protrusion and the second resistance flow path forming protrusion for forming the second resistance flow path are formed by a resin layer having a smaller thickness on the base substrate than the main flow path forming protrusion. And a master chip characterized in that the projecting dimensions of the first and second resistance channel forming ridges from the base substrate are the same as the connection channel forming ridges. provide.

本発明によれば、液体混合用の主流路同士を、主流路よりも流路断面積が小さい狭隘部を有する接続流路によって接続した構成により、液体導入口からの液体の導入を一時的に止めても、微小流路網における濃度プロファイルを維持することができる。
各主流路における所望濃度の溶液の調整は、微小流路網の分岐点における溶液の分配と合流点における溶液の混合とを対流によって行うことが前提である。前記狭隘部を有する接続流路の採用は、接続流路を介した拡散による主流路間での物質移動を、対流による物質移動に比べて小さくするものである。これにより、液体導入口からの液体の導入を一時的に止めても、濃度プロファイルを維持することを可能にする。
また、液体導入口からの液体の導入を一時的に止める場合以外、例えば、細胞培養のため、微小流路網によって濃度調整した培養液を液体排出口から培養容器へ、非常にゆっくりと長期間に渡って供給する必要がある場合など、微小流路網に液体を非常にゆっくりとした速度で連続的に流す場合も、微小流路網の分岐点と合流点との間における拡散による物質移動が接続流路(詳細には狭隘部)によって抑制されることで、所望の濃度プロファイルを維持できる、といった利点がある。
また、前記狭隘部を有する接続流路の採用は、接続流路の流路長が短くて済むことになり、チップサイズの小型化に寄与する。
また、接続流路の深さを主流路に比べて浅く形成し、接続流路の深さを抵抗流路と深さと揃えた構成は、流路断面積比の大きな流路網を加工する際の加工上の利便性に寄与するとともに、流路網の設計の際に各流路を流れる溶液の流速の予測を可能とするため、各主流路において所望の濃度の溶液の調整が可能となる。
According to the present invention, liquid introduction from the liquid introduction port is temporarily performed by the configuration in which the main flow paths for liquid mixing are connected by the connection flow path having a narrow portion having a smaller flow path cross-sectional area than the main flow path. Even if stopped, the concentration profile in the microchannel network can be maintained.
Adjustment of a solution having a desired concentration in each main channel is based on the premise that the distribution of the solution at the branch point of the microchannel network and the mixing of the solution at the junction are performed by convection. The adoption of the connection flow path having the narrowed portion makes the mass movement between the main flow paths by diffusion through the connection flow path smaller than the mass transfer by convection. This makes it possible to maintain the concentration profile even if the introduction of liquid from the liquid inlet is temporarily stopped.
In addition to temporarily stopping the introduction of liquid from the liquid inlet, for example, for cell culture, the culture solution whose concentration is adjusted by the microchannel network is transferred from the liquid outlet to the culture vessel very slowly for a long period of time. Mass transfer by diffusion between the branch point and junction of the microchannel network even when the liquid is continuously flowing through the microchannel network at a very slow speed However, there is an advantage that a desired concentration profile can be maintained by being suppressed by the connection channel (specifically, the narrow portion).
In addition, the use of the connection flow path having the narrowed portion requires a short flow path length of the connection flow path, contributing to a reduction in chip size.
In addition, the configuration in which the depth of the connection channel is formed shallower than that of the main channel and the depth of the connection channel is aligned with the depth of the resistance channel is suitable for processing a channel network with a large channel cross-sectional area ratio. In addition to contributing to the convenience of processing, it is possible to predict the flow rate of the solution flowing through each flow channel when designing the flow channel network, so that it is possible to adjust a solution with a desired concentration in each main flow channel. .

以下、本発明を実施したマイクロチップ、マスターチップについて、図面を参照して説明する。
図1、図2に多段階の濃度の溶液を調整する微小流路網の模式図を示す。
図1、図2において、マイクロチップ1は、溝状の微小流路網20が形成されたチップ基板2(図10(g)参照)に、カバープレート3を貼り合わせた構造になっている。微小流路網20は、チップ基板2の片面(以下、流路形成面2aとも言う)に形成されており、前記カバープレート3は、前記チップ基板2に、前記流路形成面2aを覆うようにして貼り合わされている。
なお、チップ基板2、カバープレート3としては、例えば、ポリジメチルシロキシサン(以下、PDMSとも言う)等の、微小流路を持つマイクロチップの材質として周知の合成樹脂製のものを採用できる。
Hereinafter, a microchip and a master chip embodying the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 and FIG. 2 are schematic views of a microchannel network for adjusting a solution having a multistage concentration.
1 and 2, the microchip 1 has a structure in which a cover plate 3 is bonded to a chip substrate 2 (see FIG. 10G) on which a groove-shaped microchannel network 20 is formed. The microchannel network 20 is formed on one surface of the chip substrate 2 (hereinafter also referred to as a channel formation surface 2a), and the cover plate 3 covers the chip substrate 2 so as to cover the channel formation surface 2a. Are pasted together.
As the chip substrate 2 and the cover plate 3, for example, a material made of a well-known synthetic resin as a material of a microchip having a microchannel such as polydimethylsiloxysan (hereinafter also referred to as PDMS) can be adopted.

図1に示すように、前記微小流路網20は、液体が導入される複数(図1においては2つ)の液体導入口21と、4以上(図1においては8つ)の液体排出口22とを有し、前記液体導入口21から導入された液体を前記液体排出口22へ導くようになっている。
この微小流路網20は、複数の液体導入口21から導入された液体を、分岐と合流を二回以上繰り返すことにより、液体排出口22毎に互いに異なる多段階の濃度の溶液を調整するように構成されている。
As shown in FIG. 1, the microchannel network 20 includes a plurality of (two in FIG. 1) liquid inlets 21 into which liquid is introduced and four or more (eight in FIG. 1) liquid outlets. 22, and the liquid introduced from the liquid inlet 21 is guided to the liquid outlet 22.
The microchannel network 20 adjusts the solutions introduced in a plurality of stages at different liquid outlets 22 by repeating the branching and merging of the liquids introduced from the plurality of liquid inlets 21 at least twice. It is configured.

図1、図2に示す微小流路網20について、具体的に説明する。
図1、図2において、符号23は送液ライン、24は主流路(混合部)、25は主流路24同士を接続する接続流路、26は合流点、27は分岐点、28は第1抵抗流路、29は第2抵抗流路である。
The microchannel network 20 shown in FIGS. 1 and 2 will be specifically described.
1 and 2, reference numeral 23 is a liquid feed line, 24 is a main flow path (mixing section), 25 is a connection flow path connecting the main flow paths 24, 26 is a confluence, 27 is a branch point, and 28 is a first point. A resistance channel 29 is a second resistance channel.

微小流路網20は、2つの液体導入口21の一方(以下、第1液体導入口とも言う。図中、符号211を付す。)に連通された1本の送液ライン23(図中、符号231)と、他方の液体導入口21(以下、第2液体導入口とも言う。図中、符号212を付す)から延びる液体供給流路21bに連通され、この液体供給流路21bを介して第2液体導入口212に連通された複数の送液ライン23(図中、符号232〜238)とを具備する。
各送液ライン23の、液体導入口21とは反対側の端部(送液方向下流端)には、それぞれ、液体排出口22が設けられている。
The microchannel network 20 has one liquid supply line 23 (in the drawing, in the drawing) communicated with one of the two liquid introduction ports 21 (hereinafter also referred to as a first liquid introduction port, denoted by reference numeral 211 in the drawing). 231) and a liquid supply passage 21b extending from the other liquid introduction port 21 (hereinafter also referred to as a second liquid introduction port, denoted by reference numeral 212 in the figure), and through this liquid supply passage 21b. And a plurality of liquid feeding lines 23 (reference numerals 232 to 238 in the figure) communicated with the second liquid introduction port 212.
A liquid discharge port 22 is provided at an end of each liquid feed line 23 opposite to the liquid inlet 21 (downstream end in the liquid feed direction).

各送液ライン23は、主流路24と、この主流路24の送液方向上流端に接続された第1抵抗流路28と、前記主流路24の送液方向下流端に接続された第2抵抗流路29とを具備して構成されている。
第1抵抗流路28及び第2抵抗流路29は、主流路24よりも流路断面積が小さく形成されており、微小流路網20を流れる液体に主流路24よりも大きい流路抵抗を与える。
Each liquid feed line 23 includes a main flow path 24, a first resistance flow path 28 connected to the upstream end of the main flow path 24 in the liquid feed direction, and a second connected to the downstream end of the main flow path 24 in the liquid feed direction. A resistance channel 29 is provided.
The first resistance channel 28 and the second resistance channel 29 are formed to have a channel cross-sectional area smaller than that of the main channel 24, so that the liquid flowing through the microchannel network 20 has a channel resistance larger than that of the main channel 24. give.

第1液体導入口211に連通する送液ライン231は、その第1抵抗流路28の送液方向上流端が、第1液体導入口211から延びる液体供給流路21aに連通され、この液体供給流路21aを介して第1液体導入口211に連通されている。また、この送液ライン231は、その第2抵抗流路29の送液方向下流端が、液体排出口22に連通されている。
第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜238は、その第1抵抗流路28の送液方向上流端が、第2液体導入口212から延びる液体供給流路21bに連通され、この液体供給流路21bを介して第2液体導入口212に連通されている。また、この送液ライン232〜238は、その第2抵抗流路29の送液方向下流端が、液体排出口22に連通されている。
The liquid supply line 231 communicated with the first liquid introduction port 211 has an upstream end in the liquid supply direction of the first resistance flow channel 28 communicated with a liquid supply flow channel 21a extending from the first liquid introduction port 211. It communicates with the first liquid inlet 211 via the flow path 21a. Further, in the liquid supply line 231, the downstream end of the second resistance channel 29 in the liquid supply direction is communicated with the liquid discharge port 22.
The liquid feed lines 232 to 238 communicating with the second liquid introduction port 212 are communicated with the liquid supply flow channel 21b extending from the second liquid introduction port 212 at the upstream end of the first resistance flow channel 28 in the liquid feed direction. The second liquid inlet 212 is communicated with the liquid supply channel 21b. In addition, in the liquid supply lines 232 to 238, the downstream end of the second resistance channel 29 in the liquid supply direction is communicated with the liquid discharge port 22.

なお、各送液ライン23の主流路24はその流路断面積が同じに揃えられている。
また、微小流路網20において、接続流路25、第1、第2抵抗流路28、29以外の流路(例えば、液体供給流路21a、21b)は、その流路断面積が、各送液ライン23の主流路24と同じに揃えられている。
但し、本発明は、各送液ライン23の主流路24の流路断面積にばらつきがある構成や、微小流路網20における、主流路24、接続流路25、第1、第2抵抗流路28、29以外の流路の流路断面積が主流路24の流路断面積と異なっている構成を排除するものではない。
In addition, the main flow paths 24 of the respective liquid feeding lines 23 have the same cross-sectional area.
In the microchannel network 20, channels other than the connection channel 25, the first and second resistance channels 28 and 29 (for example, the liquid supply channels 21 a and 21 b) They are aligned with the main flow path 24 of the liquid feed line 23.
However, in the present invention, there is a variation in the cross-sectional area of the main flow path 24 of each liquid supply line 23, or the main flow path 24, the connection flow path 25, the first and second resistance flows in the micro flow path network 20. The configuration in which the channel cross-sectional area of the channels other than the channels 28 and 29 is different from the channel cross-sectional area of the main channel 24 is not excluded.

この微小流路網20において、符号27を付した分岐点は、送液ライン23の主流路24の送液方向下流端と前記第2抵抗流路29と接続流路25とが互いに連通された連通箇所である。
また、符号26を付した合流点は、送液ライン23の主流路24の送液方向上流端と前記第1抵抗流路28と接続流路25とが互いに連通された連通箇所である。
In this microchannel network 20, a branch point denoted by reference numeral 27 is a downstream end of the main channel 24 of the liquid feeding line 23 in the liquid feeding direction, the second resistance channel 29, and the connection channel 25. It is a communication point.
Further, the confluence point denoted by reference numeral 26 is a communication point where the upstream end of the main flow path 24 of the liquid supply line 23, the first resistance flow path 28, and the connection flow path 25 communicate with each other.

第1液体導入口211に連通する送液ライン231には、主流路24の送液方向下流端を、前記第2抵抗流路29と接続流路25とに分岐した分岐点27が設けられている。この分岐点27では、前記第2抵抗流路29と接続流路25と主流路24とが互いに連通されている。この送液ライン231の主流路24に連通された接続流路25は、第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜238の内の一つ(送液ライン232)の主流路24の送液方向上流端の合流点26にて、第1抵抗流路28とともに、主流路24に連通されており、送液ライン231の主流路24から送液ライン232の主流路24へ液体を導入するための液体流路として機能する。   The liquid feed line 231 that communicates with the first liquid inlet 211 is provided with a branch point 27 that branches the downstream end of the main flow path 24 in the liquid feed direction into the second resistance flow path 29 and the connection flow path 25. Yes. At the branch point 27, the second resistance channel 29, the connection channel 25, and the main channel 24 are communicated with each other. The connection flow path 25 connected to the main flow path 24 of the liquid supply line 231 is one of the main flow paths 24 of the liquid supply lines 232 to 238 (liquid supply line 232) communicating with the second liquid introduction port 212. At the junction 26 at the upstream end in the liquid feeding direction, the first resistance flow path 28 and the main flow path 24 are communicated together, and the liquid is introduced from the main flow path 24 of the liquid feed line 231 to the main flow path 24 of the liquid feed line 232. It functions as a liquid flow path.

第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜238の内、符号232〜236の送液ライン23は、主流路24の送液方向下流端を前記第2抵抗流路29と接続流路25とに分岐(2つの流路29、25と主流路24の送液方向下流端とを互いに連通)した分岐点27と、第1抵抗流路28と接続流路25と主流路24の送液方向上流端とを互いに連通させた合流点26とを有し、各送液ライン232〜236の主流路24が、接続流路25を介して縦続に接続されている。また、送液ライン237には、合流点26、分岐点27の内、合流点26のみが設けられている。この送液ライン237の前記合流点26にて、第1抵抗流路28とともに主流路24の送液方向上流端と連通された接続流路25は、接続流路25を介して縦続に接続された送液ライン232〜236の主流路24の内の、第1液体導入口211から導入した液体の移動方向(第1液体導入口211から導入した液体が流入する順番)において最下流に位置する主流路24(送液ライン236の主流路24)の送液方向下流端の分岐点27にて主流路24と連通されており、送液ライン236の主流路24から送液ライン237の主流路24へ液体を導入するための液体流路として機能する。
これにより、この微小流路網20にあっては、第1液体導入口211に導入した液体を、送液ライン231〜237の主流路24に流入させることができる。
また、各接続流路25は、分岐点27側の端部が送液方向上流端、合流点26側の端部が送液方向下流端となっている。
Among the liquid supply lines 232 to 238 communicating with the second liquid introduction port 212, the liquid supply line 23 denoted by reference numerals 232 to 236 is connected to the second resistance flow path 29 and the flow path at the downstream end of the main flow path 24 in the liquid supply direction. Branch point 27 branched to 25 (the two flow paths 29, 25 and the downstream end of the main flow path 24 in communication with each other), the first resistance flow path 28, the connection flow path 25, and the main flow path 24 The main flow path 24 of each liquid sending line 232-236 is connected in cascade through the connection flow path 25. Further, the liquid feed line 237 is provided with only the junction point 26 among the junction point 26 and the branch point 27. The connection flow path 25 communicated with the first resistance flow path 28 and the upstream end of the main flow path 24 in the liquid transfer direction at the junction 26 of the liquid supply line 237 is connected in cascade through the connection flow path 25. In the main flow path 24 of the liquid supply lines 232 to 236, the liquid is introduced from the first liquid introduction port 211 in the moving direction (the order in which the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 flows in) is located on the most downstream side. The main flow path 24 (the main flow path 24 of the liquid supply line 236) communicates with the main flow path 24 at the branch point 27 at the downstream end in the liquid supply direction, and the main flow path 24 of the liquid supply line 236 communicates with the main flow path of the liquid supply line 237. It functions as a liquid flow path for introducing a liquid into 24.
Thereby, in the microchannel network 20, the liquid introduced into the first liquid introduction port 211 can flow into the main channel 24 of the liquid feeding lines 231 to 237.
In each connection channel 25, the end on the branch point 27 side is an upstream end in the liquid feeding direction, and the end on the confluence point 26 side is a downstream end in the liquid feeding direction.

第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜238の内、符号238の送液ライン23には、接続流路25は接続されていない。この送液ライン238には、他の送液ラインからの液体の導入は無い。   Of the liquid supply lines 232 to 238 communicating with the second liquid introduction port 212, the connection flow path 25 is not connected to the liquid supply line 23 denoted by reference numeral 238. The liquid feeding line 238 does not introduce liquid from other liquid feeding lines.

第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜237の第1抵抗流路28は、これら送液ライン232〜237の内、第1液体導入口211から導入した液体の移動方向(第1液体導入口211から導入した液体が流入する順番)において最上流に位置する送液ライン232から、下流側に位置する送液ラインに行くほど、順次、第1抵抗流路28の液体に与える流路抵抗が大きくなるように形成されている。
送液ライン232〜237の第1抵抗流路28が発生する流路抵抗の違いは、例えば、各送液ライン232〜237の第1抵抗流路28の流路断面積の違いによって実現することも可能であるが、ここでは、各送液ライン232〜237の第1抵抗流路28として、流路断面積が同じものを採用し、この第1抵抗流路28の流路長の違いによって流路抵抗の違いを実現している。
なお、送液ライン231〜238の第1抵抗流路28は、流路断面積が同じに揃えられ、それぞれ、流路長全長にわたって流路断面積が一定に形成されている。
The first resistance flow path 28 of the liquid feed lines 232 to 237 communicating with the second liquid inlet 212 has a moving direction (first direction) of the liquid introduced from the first liquid inlet 211 among these liquid feed lines 232 to 237. The flow to be given to the liquid in the first resistance channel 28 sequentially from the liquid supply line 232 located at the most upstream to the liquid supply line located at the downstream side in the order in which the liquid introduced from the liquid introduction port 211 flows in). It is formed so as to increase the road resistance.
The difference in flow path resistance generated by the first resistance flow path 28 of the liquid supply lines 232 to 237 is realized by, for example, the difference in flow path cross-sectional area of the first resistance flow path 28 of the liquid supply lines 232 to 237. However, here, as the first resistance flow path 28 of each of the liquid feeding lines 232 to 237, those having the same flow path cross-sectional area are adopted, and the difference in flow path length of the first resistance flow path 28 is adopted. The difference in channel resistance is realized.
The first resistance flow paths 28 of the liquid feed lines 231 to 238 have the same flow path cross-sectional area, and each has a constant flow path cross-sectional area over the entire length of the flow path.

また、送液ライン231〜237の第2抵抗流路29は、これら送液ライン231〜237の内、第1液体導入口211から導入した液体の移動方向(第1液体導入口211から導入した液体が流入する順番)において最上流に位置する送液ライン231から、下流側に位置する送液ラインに行くほど、順次、第2抵抗流路29の液体に与える流路抵抗が小さくなるように形成されている。
送液ライン231〜236の第2抵抗流路29が発生する流路抵抗の違いは、例えば、各送液ライン231〜236の第2抵抗流路29の流路断面積の違いによって実現することも可能であるが、ここでは、各送液ライン231〜236の第2抵抗流路29として、流路断面積が同じものを採用し、この第2抵抗流路29の流路長の違いによって流路抵抗の違いを実現している。
In addition, the second resistance flow path 29 of the liquid supply lines 231 to 237 is the movement direction of the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 (introduced from the first liquid introduction port 211) among these liquid supply lines 231 to 237. The flow resistance given to the liquid of the second resistance flow path 29 is sequentially reduced from the liquid supply line 231 positioned at the most upstream in the order of the liquid flow) to the liquid supply line positioned downstream. Is formed.
The difference in flow path resistance generated by the second resistance flow path 29 of the liquid supply lines 231 to 236 is realized, for example, by the difference in flow path cross-sectional area of the second resistance flow path 29 of the liquid supply lines 231 to 236. However, here, as the second resistance flow paths 29 of the liquid feeding lines 231 to 236, those having the same flow path cross-sectional area are adopted, and the difference in flow path length of the second resistance flow paths 29 is adopted. The difference in channel resistance is realized.

但し、送液ライン237の第2抵抗流路29については、送液ライン236の第2抵抗流路29に比べて流路断面積を大きくすることで、その流路抵抗を、送液ライン236よりも小さくしている。
しかし、この送液ライン237の第2抵抗流路29についても、送液ライン231〜236の第2抵抗流路29と同じ流路断面積とし、流路長の違いによって(送液ライン236の第2抵抗流路29よりも流路長を短くする)、送液ライン236の第2抵抗流路29よりも小さい流路抵抗を実現した構成とすることも可能であることは言うまでもない。
各送液ライン231〜238の第2抵抗流路29は、それぞれ、流路長全長にわたって流路断面積が一定に形成されている。
However, with respect to the second resistance channel 29 of the liquid supply line 237, by increasing the channel cross-sectional area as compared with the second resistance channel 29 of the liquid supply line 236, the channel resistance can be reduced. Smaller than that.
However, the second resistance flow path 29 of the liquid supply line 237 also has the same flow cross-sectional area as the second resistance flow path 29 of the liquid supply lines 231 to 236, and the difference in flow path length (the liquid supply line 236 Needless to say, the flow path length is shorter than that of the second resistance flow path 29), and a flow path resistance smaller than that of the second resistance flow path 29 of the liquid feeding line 236 can be realized.
Each of the second resistance flow paths 29 of the liquid supply lines 231 to 238 has a constant flow path cross-sectional area over the entire length of the flow path.

図示例のマイクロチップ1の微小流路網20は、2つの液体導入口211、212から導入された液体を、分岐と合流を二回以上繰り返すことにより、液体排出口22毎に互いに異なる多段階の濃度の溶液を調整するように構成されている。
2つの液体導入口211、212から微小流路網20に導入した液体の種類が互いに異なるとき、第2液体導入口212に連通する送液ライン232〜237の主流路24が、第2液体導入口212から送液ラインに導入された液体と、接続流路25から導入された液体とを混合する混合部として機能する。各主流路24における所望濃度の溶液の調整は、微小流路網20の分岐点27における溶液の分配と、合流点26における溶液の混合とを、それぞれ主流路24内での拡散によって行うことで実現される。
また、主流路24内に混合を促進する機構を設けても良い。例えば攪拌子等を主流路24の中に導入しても良い。
The microchannel network 20 of the microchip 1 shown in the example is a multi-stage different for each liquid outlet 22 by repeating the branching and merging of the liquid introduced from the two liquid inlets 211 and 212 at least twice. It is configured to adjust a solution having a concentration of.
When the types of liquids introduced from the two liquid inlets 211 and 212 into the microchannel network 20 are different from each other, the main flow path 24 of the liquid feed lines 232 to 237 communicating with the second liquid inlet 212 is connected to the second liquid inlet. It functions as a mixing unit that mixes the liquid introduced into the liquid feed line from the port 212 and the liquid introduced from the connection flow path 25. The adjustment of the solution having a desired concentration in each main channel 24 is performed by diffusing the solution at the branch point 27 of the microchannel network 20 and mixing the solution at the junction 26 by diffusion in the main channel 24, respectively. Realized.
Further, a mechanism for promoting mixing may be provided in the main channel 24. For example, a stirring bar or the like may be introduced into the main flow path 24.

送液ライン23毎に設けられた液体排出口22からは、第1液体導入口211から導入した液体と、第2液体導入口212から導入した液体とが混合された液体が排出(供給)される。送液ライン23毎に設けられた液体排出口22から排出される溶液は、第1液体導入口211から導入した液体の移動方向(第1液体導入口211から導入した液体が流入する順番)において最上流に位置する送液ライン231から、下流側に位置する送液ラインへ行くほど、順次、第1液体導入口211から導入した液体の濃度が低くなり、第2液体導入口212から導入した液体の濃度が高くなる。
また、この微小流路網20は、各液体導入口211、212に同じ圧力をかけることよって、各液体排出口22について個々に設定した所望濃度の溶液を調整することができるように設計されている。
From the liquid discharge port 22 provided for each liquid feed line 23, a liquid in which the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 and the liquid introduced from the second liquid introduction port 212 are mixed is discharged (supplied). The The solution discharged from the liquid discharge port 22 provided for each liquid feed line 23 is in the moving direction of the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 (in the order in which the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 flows). The concentration of the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 sequentially decreases from the liquid delivery line 231 located on the most upstream side to the liquid delivery line located on the downstream side, and introduced from the second liquid introduction port 212. The liquid concentration increases.
In addition, the microchannel network 20 is designed so that a solution having a desired concentration individually set for each liquid discharge port 22 can be adjusted by applying the same pressure to each of the liquid introduction ports 211 and 212. Yes.

前記微小流路網20の接続流路25は、各送液ライン23の主流路24に比べて、流路断面積が小さく形成されている。主流路24に比べて流路断面積が小さい接続流路25は、その全長が、狭隘部(主流路24に比べて流路断面積が小さい狭隘部)として機能する。また、図4に示すように、接続流路25としては、その長手方向の一部分に、主流路24に比べて流路断面積が小さい狭隘部25aを具備する構成ものであっても良い。
この微小流路網20では、接続流路25を介した拡散による主流路24間での物質移動が、対流による物質移動に比べて小さい。このため、液体導入口211、212からの液体の導入を一時的に止めても、微小流路網20における濃度プロファイルを維持することが可能となる。濃度プロファイルを維持できる時間(以下、プロファイル維持時間とも言う)の長さは、接続流路25の流路断面積によって調整可能である。
プロファイル維持時間を長くするには、接続流路25の流路長を大きくすることでも可能であるが、接続流路25の流路断面積によって調整(流路断面積を小さくする)するのであれば、接続流路25の流路長が短くて済み、マイクロチップ1全体の小型化に寄与する。
The connection channel 25 of the microchannel network 20 is formed to have a smaller channel cross-sectional area than the main channel 24 of each liquid feed line 23. The connection channel 25 having a smaller channel cross-sectional area than the main channel 24 functions as a narrow part (a narrow part having a smaller channel cross-sectional area than the main channel 24). As shown in FIG. 4, the connection channel 25 may have a configuration in which a narrow portion 25 a having a channel cross-sectional area smaller than that of the main channel 24 is provided in a part in the longitudinal direction.
In the microchannel network 20, the mass transfer between the main channels 24 due to diffusion through the connection channel 25 is smaller than the mass transfer due to convection. For this reason, the concentration profile in the microchannel network 20 can be maintained even if the introduction of the liquid from the liquid inlets 211 and 212 is temporarily stopped. The length of time during which the concentration profile can be maintained (hereinafter also referred to as profile maintenance time) can be adjusted by the channel cross-sectional area of the connection channel 25.
In order to lengthen the profile maintenance time, it is possible to increase the flow path length of the connection flow path 25, but it is possible to adjust the flow path cross-sectional area of the connection flow path 25 (reduce the flow path cross-sectional area). For example, the flow path length of the connection flow path 25 is short, which contributes to the miniaturization of the entire microchip 1.

また、全長又は一部が主流路24に比べて流路断面積が小さい狭隘部である接続流路25の採用は、微小流路網20を流れる液体の流速が非常に遅い場合に、微小流路網20の分岐点27と合流点26との間における拡散による物質移動が接続流路25(詳細には狭隘部)によって抑制されることで、所望の濃度プロファイルを安定に維持できる、といった利点がある。   In addition, the use of the connection channel 25 whose entire length or part is a narrow portion having a smaller channel cross-sectional area than the main channel 24 is used when the flow velocity of the liquid flowing through the microchannel network 20 is very slow. The advantage that the desired concentration profile can be stably maintained by suppressing the mass transfer due to diffusion between the branch point 27 and the junction point 26 of the road network 20 by the connection channel 25 (specifically, the narrow portion). There is.

図1に示したマイクロチップを用いて、液体導入口より80kPaで加圧して濃度の異なる2種類の液体を送液して濃度プロファイルを確認した後に、一時的に加圧を停止して3時間放置した後に再度80kPaで加圧して濃度プロファイルを確認したところ、加圧停止による濃度プロファイルの変化は確認されなかった。   Using the microchip shown in FIG. 1, pressurizing at 80 kPa from the liquid inlet and feeding two kinds of liquids having different concentrations to confirm the concentration profile, and then temporarily stopping the pressurization for 3 hours When the concentration profile was confirmed by pressurizing again at 80 kPa after being allowed to stand, no change in the concentration profile due to the stop of pressurization was confirmed.

以下、各液体排出口22から細胞培養用の培養液を得るために、微小流路網20に、第1液体導入口211から溶質が高濃度の培養液を導入し、第2液体導入口212から希釈液(以下、希釈用液体とも言う)を導入する場合を例に、全長又は一部が主流路24に比べて流路断面積が小さい狭隘部である接続流路25の採用による効果を検討する。
なお、送液ライン232〜237の主流路24について、以下、混合部24とも言う。
また、微小流路網20の液体排出口22、混合部24、接続流路25、分岐点27、第1抵抗流路28、第2抵抗流路29に関して、分岐点27を、第1液体導入口211から導入した液体が流入される順で、一段目、二段目…として説明することとし、この分岐点27から送液方向上流側に延在する混合部24及び該混合部24の送液方向上流端に連通する第1抵抗流路28、分岐点27から送液方向下流側に延在する第2抵抗流路29及び接続流路25、第2抵抗流路29の送液方向下流端の液体排出口22についても、それぞれ、分岐点27に対応させて、一段目、二段目…として説明することとする。合流点26に関しては、二段目分岐点27から送液方向上流側に延在する混合部24の上流端の合流点26を二段目合流点26と称し、以下、第1液体導入口211から導入した液体が流入される順で、三段目、四段目…として説明することとする。
送液ライン231〜238も、図1、図2において上から、つまり、第1液体導入口211から導入した液体が流入する順で、一段目、二段目…として説明することとする。液体排出口22、混合部24、合流点26、分岐点27、第1抵抗流路28、第2抵抗流路29に関しては、送液ライン23に対応して、一段目、二段目…と称する。
Hereinafter, in order to obtain a culture solution for cell culture from each liquid discharge port 22, a culture solution having a high concentration of solute is introduced into the microchannel network 20 from the first liquid introduction port 211, and the second liquid introduction port 212. Taking the case of introducing a diluting liquid (hereinafter also referred to as a diluting liquid) as an example, the effect of the use of the connection flow path 25 that is a narrow part whose entire length or part is smaller than the main flow path 24 is smaller than the main flow path 24. consider.
Hereinafter, the main flow path 24 of the liquid feeding lines 232 to 237 is also referred to as a mixing unit 24.
Further, with respect to the liquid discharge port 22, the mixing unit 24, the connection channel 25, the branch point 27, the first resistance channel 28, and the second resistance channel 29 of the microchannel network 20, the branch point 27 is connected to the first liquid introduction port. The first stage, the second stage, etc. will be described in the order in which the liquid introduced from the port 211 flows, and the mixing unit 24 extending from the branch point 27 to the upstream side in the liquid feeding direction and the feeding of the mixing unit 24 The first resistance channel 28 communicating with the upstream end in the liquid direction, the second resistance channel 29 and the connection channel 25 extending from the branch point 27 downstream in the liquid feeding direction, and the downstream in the liquid feeding direction of the second resistance channel 29 The liquid discharge ports 22 at the ends will also be described as the first stage, the second stage, etc., corresponding to the branch points 27, respectively. Regarding the junction point 26, the junction point 26 at the upstream end of the mixing unit 24 extending from the second stage branch point 27 to the upstream side in the liquid feeding direction is referred to as the second stage junction point 26, and is hereinafter referred to as the first liquid inlet 211. In the order in which the liquid introduced from the flow-in, the third stage, the fourth stage, etc. will be described.
The liquid feed lines 231 to 238 are also described as the first stage, the second stage,... From the top in FIGS. 1 and 2, that is, the order in which the liquid introduced from the first liquid introduction port 211 flows. With respect to the liquid discharge port 22, the mixing unit 24, the junction 26, the branch point 27, the first resistance channel 28, the second resistance channel 29, the first stage, the second stage,. Called.

図3は、一段目送液ライン231、二段目送液ライン232の付近を拡大して示したものである。
図3に示すように、第1液体導入口211より導入された液体は、一段目分岐点27(図3中、符号271を付す)において分岐し、一段目接続流路25(図3中、符号251)を介して二段目合流点26(図3中、符号262)において希釈用液体と合流する。
なお、図3において、符号241は一段目主流路、242は二段目主流路(混合部)、252は二段目接続流路、272は二段目分岐点、281は一段目第1抵抗流路、291は一段目第2抵抗流路、282は二段目第1抵抗流路、292は二段目第2抵抗流路である。
FIG. 3 is an enlarged view of the vicinity of the first-stage liquid feeding line 231 and the second-stage liquid feeding line 232.
As shown in FIG. 3, the liquid introduced from the first liquid inlet 211 branches at the first stage branch point 27 (indicated by reference numeral 271 in FIG. 3), and the first stage connection flow path 25 (in FIG. 3, It merges with the dilution liquid at the second-stage junction 26 (reference numeral 262 in FIG. 3) via the reference numeral 251).
In FIG. 3, reference numeral 241 denotes a first-stage main flow path, 242 denotes a second-stage main flow path (mixing unit), 252 denotes a second-stage connection flow path, 272 denotes a second-stage branch point, and 281 denotes a first-stage first resistance. The flow path, 291 is a first-stage second resistance flow path, 282 is a second-stage first resistance flow path, and 292 is a second-stage second resistance flow path.

図3に示すように、高濃度液体導入口(第1液体導入口21)より導入された液体が一段目分岐点271において分岐し、一部は一段目液体排出口221に流れ、一部は一段目接続流路251に流れる。一段目接続流路251に流れた液体は二段目合流点262において希釈用液体と合流し、合流点262で希釈された液体は二段目混合部242において混合される。二段目混合部242において混合された液体は二段目分岐点272おいて分岐し、一部は二段目液体排出口222に流れ、一部は二段目接続流路252に流れる。この際に一段目混合部241および二段目混合部242を流れる液体は異なる濃度の液体が流れており、各液体排出口22の下流に微小容器31を設けて細胞を培養することにより、異なる濃度の培養液で細胞を培養することができる。   As shown in FIG. 3, the liquid introduced from the high-concentration liquid inlet (first liquid inlet 21) branches at the first stage branch point 271, partly flows to the first stage liquid outlet 221, and partly It flows to the first stage connection flow path 251. The liquid that has flowed into the first-stage connection channel 251 merges with the dilution liquid at the second-stage junction 262, and the liquid diluted at the junction 262 is mixed at the second-stage mixing unit 242. The liquid mixed in the second-stage mixing unit 242 branches at the second-stage branching point 272, partly flows to the second-stage liquid discharge port 222, and partly flows to the second-stage connection channel 252. At this time, the liquids flowing through the first-stage mixing unit 241 and the second-stage mixing unit 242 are different in concentration, and differ by culturing the cells by providing the micro container 31 downstream of each liquid discharge port 22. Cells can be cultured in a culture solution of a concentration.

一般に、細胞培養を行う場合、数日から数ヶ月の間培養液を供給し続けなければならない。従って、液体を供給するポンプ等に培養液を補充する際には、一時的に液体を止める必要がある。従来技術においては、この際に、各混合部に存在する液体が混合部間の流路を介して混ざってしまい、溶液の濃度が望まれる濃度と異なってしまうが、本発明においては、接続流路の断面積を小さくすることによってこの問題を回避することができる。また、接続流路を浅くすることによって、断面積が小さく、しかも、深さ・幅の差が小さい接続流路を容易に得ることができる。   In general, when cell culture is performed, the culture solution must be continuously supplied for several days to several months. Therefore, when the culture medium is replenished to a pump or the like that supplies the liquid, it is necessary to temporarily stop the liquid. In the prior art, at this time, the liquid present in each mixing unit is mixed through the flow path between the mixing units, and the concentration of the solution differs from the desired concentration. This problem can be avoided by reducing the cross-sectional area of the road. In addition, by making the connection channel shallow, a connection channel having a small cross-sectional area and a small difference in depth and width can be easily obtained.

また、図1、図2の構成の流路網においては各段目の分岐点において培養液を所定の比率で分配し、合流点および混合部において所定の比率で混合することにより、望ましい濃度の溶液を調整する。この分配と合流の比率は各流路を流れる溶液の流量によって決定されるが、これは各段目の第1抵抗流路、第2抵抗流路および接続流路部の流路抵抗を適切に設計することで自在に設定することができる。この際に、接続流路部、第1抵抗流路および第2抵抗流路の流路断面積が他の流路の流路断面積に比べて小さいと流路網の設計の際に他の流路の流路抵抗を無視して計算することができるので、流路網の設計が容易となる。また、接続流路、第1抵抗流路および第2抵抗流路よりも大に抵抗流路を浅くすることによって、断面積が小さく、しかも、深さ・幅の差が小さい接続流路を容易に得ることができる。   In addition, in the flow channel network having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the culture solution is distributed at a predetermined ratio at the branch points of the respective stages, and mixed at a predetermined ratio at the junction and the mixing unit, so that a desired concentration can be obtained. Adjust the solution. The ratio of distribution and merging is determined by the flow rate of the solution flowing through each flow path. This is because the flow resistance of the first resistance flow path, the second resistance flow path, and the connection flow path section at each stage is appropriately set. It can be set freely by designing. At this time, if the channel cross-sectional area of the connection channel portion, the first resistance channel, and the second resistance channel is smaller than the channel cross-sectional area of the other channels, Since the calculation can be performed while ignoring the channel resistance of the channel, the channel network can be easily designed. Also, by making the resistance flow path shallower than the connection flow path, the first resistance flow path and the second resistance flow path, a connection flow path with a small cross-sectional area and a small difference in depth and width can be easily obtained. Can get to.

以下、接続流路の流路断面積と拡散による物質移動との関係について詳細に検討する。
まず、培養液の流れを止めた場合に、N段目(N=1、2、3・・・Nmax)の混合部24の液体中の溶質の接続流路25を介した移動を考える。つまり、N段目の混合部24とN−1段目およびN+1段目の混合部24との接続流路25を介した拡散による物質移動を考える。N段目の混合部24の溶液の濃度をCN[kg/m]とする。一般に、溶液が停止している場合の拡散による物質移動の流束J[kg/m/s]は、以下の式で表される。

Figure 2009109249
Hereinafter, the relationship between the channel cross-sectional area of the connection channel and the mass transfer due to diffusion will be examined in detail.
First, when the flow of the culture solution is stopped, the movement of the solute in the liquid in the mixing unit 24 at the Nth stage (N = 1, 2, 3,... Nmax) through the connection flow path 25 is considered. That is, the mass transfer by diffusion through the connecting flow path 25 between the N-th mixing unit 24 and the (N−1) -th and N + 1-th mixing units 24 is considered. The concentration of the solution in the N-th mixing unit 24 is CN [kg / m 3 ]. In general, the mass transfer flux J [kg / m 2 / s] due to diffusion when the solution is stopped is expressed by the following equation.
Figure 2009109249

ここで、D[m/s]は拡散定数、c[kg/m]は溶質の濃度、x[m]は接続流路25の長さ方向の座標である。従って、N段目の接続流路25の平均的な流束JNは、接続流路25の長さをLc[m]とすると、以下の式で見積もることができる。

Figure 2009109249
Here, D [m 2 / s] is a diffusion constant, c [kg / m 3 ] is a solute concentration, and x [m] is a coordinate in the length direction of the connection channel 25. Therefore, the average flux JN of the connection flow path 25 in the Nth stage can be estimated by the following expression, where the length of the connection flow path 25 is Lc [m].
Figure 2009109249

ここで、接続流路25の断面積をAc[m]、混合部の幅、深さ、断面積および長さをWm[m]、Hm[m]、Am[m]およびLm[m]とする。また、議論を簡略化するために、混合部にミキサーが設置されているとし、溶液を止めた後も混合部において溶液が完全に混合していると仮定すると、接続流路を介した拡散によるN段目の混合部の濃度変化は以下の式で表される。
N=1、つまり一段目の混合部の濃度については以下の式である。

Figure 2009109249
N>1、つまり二段目以降の混合部の濃度については以下の式である。
Figure 2009109249
N=Nmax、つまりNmax段目の混合部の濃度については以下の式である。
Figure 2009109249
Here, the cross-sectional area of the connection channel 25 is Ac [m 2 ], and the width, depth, cross-sectional area and length of the mixing part are Wm [m], Hm [m], Am [m 2 ], and Lm [m]. ]. Also, to simplify the discussion, it is assumed that a mixer is installed in the mixing section, and it is assumed that the solution is completely mixed in the mixing section after the solution is stopped. The concentration change in the N-th mixing portion is expressed by the following equation.
N = 1, that is, the concentration of the mixing portion in the first stage is the following equation.
Figure 2009109249
N> 1, that is, the concentration of the mixing part after the second stage is the following expression.
Figure 2009109249
N = Nmax, that is, the concentration of the mixing portion at the Nmax stage is the following equation.
Figure 2009109249

Nmax=2、つまり、流路が二段の時、これらの微分方程式は容易に解くことができ、溶液を止めた瞬間のN段目の混合部の溶液の濃度をCN,0[kg/m]とすると、送液停止後の一段目と二段目の混合部の濃度変化の解として、以下のような解が得られる。

Figure 2009109249
Figure 2009109249
When Nmax = 2, that is, when the flow path has two stages, these differential equations can be easily solved, and the concentration of the solution in the N-th mixing portion at the moment when the solution is stopped is expressed as C N, 0 [kg / m 3 ], the following solution can be obtained as a solution of the concentration change in the first and second mixing parts after the liquid feeding is stopped.
Figure 2009109249
Figure 2009109249

ここで、本発明を低分子の溶質の広範な濃度範囲における微小容器内での細胞応答を試験すると想定し、各段の希釈率を10倍と想定する、つまり、一段目、二段目の混合部の溶質濃度C1,0およびC2,0を1[kg/m]および0.1[kg/m]とする。また、拡散定数Dをショ糖の水中での拡散定数0.5x10−9[m/s]程度と想定し、混合部の幅Wm[m]、深さHm[m]、断面積Am[m]、および長さLm[m]を、1x10−4[m]、5x10−5[m]、5x10−9[m]、および1x10−3[m]とし、接続流路の長さLc[m]を1x10−4[m]と設定する。 Here, it is assumed that the present invention tests the cellular response in a micro container in a wide concentration range of a low molecular solute, and the dilution rate of each stage is assumed to be 10 times, that is, the first stage and the second stage. The solute concentrations C 1,0 and C 2,0 in the mixing part are set to 1 [kg / m 3 ] and 0.1 [kg / m 3 ]. Further, assuming that the diffusion constant D is about 0.5 × 10 −9 [m 2 / s] in water of sucrose, the width Wm [m], the depth Hm [m], and the cross-sectional area Am [ m 2 ] and length Lm [m] are 1 × 10 −4 [m], 5 × 10 −5 [m], 5 × 10 −9 [m], and 1 × 10 −3 [m], and the length Lc of the connection channel Set [m] to 1 × 10 −4 [m].

図5に送液停止後の各段の混合部の濃度変化に対する接続流路と混合部の断面積比(混合部/接続流路)の影響をプロットした図を示す。
接続流路と混合部の断面積比が1の場合は、送液停止後数分で一段目および二段目の混合部の濃度が接続流路を介した拡散によって変化するが、接続流路と混合部の断面積比を10、または100とすることで、つまり、接続流路を混合部に比べて細くすることで、各段の混合部の濃度変化が抑制されることが読み取れる。
FIG. 5 is a graph plotting the influence of the cross-sectional area ratio (mixing section / connecting flow path) between the connection flow path and the mixing section on the concentration change in the mixing section at each stage after the liquid supply is stopped.
When the cross-sectional area ratio between the connection flow path and the mixing part is 1, the concentration of the first and second mixing parts changes due to diffusion through the connection flow path within a few minutes after the liquid supply is stopped. It can be read that the cross-sectional area ratio of the mixing part is 10 or 100, that is, the change in the concentration of the mixing part in each stage is suppressed by making the connecting flow path thinner than the mixing part.

また、図6に送液停止後10分後の各段の濃度に対する接続流路と混合部の断面積比(混合部/接続流路)の影響を示す。
接続流路と混合部の断面積比が大きくなるにつれて、つまり、接続流路を混合部に比べて細くすることで送液停止後10分後における各段の濃度変化を抑制できることが読み取れる。図6より、接続流路の断面積を混合部の断面積に対して1/10以下とすることで、10分後においても各段の溶質濃度の変化を抑制することが読み取れる。
FIG. 6 shows the influence of the cross-sectional area ratio (mixing part / connecting flow path) between the connection flow path and the mixing part on the concentration of each stage 10 minutes after stopping the liquid feeding.
It can be seen that as the cross-sectional area ratio between the connection flow path and the mixing portion increases, that is, the concentration change in each stage can be suppressed 10 minutes after stopping the liquid feeding by making the connection flow path thinner than the mixing portion. From FIG. 6, it can be read that the change in the solute concentration at each stage is suppressed even after 10 minutes by setting the cross-sectional area of the connection channel to 1/10 or less of the cross-sectional area of the mixing portion.

Nmax>2の時、つまり、流路が三段以上の時、これらの微分方程式(3)、(4)、(5)を解くことは容易でなくなるが、少なくとも一段目の流路に関しては図5、図6に示したような現象が起こることは容易に理解できる。
また、段階希釈によって広範な濃度範囲において多段階の濃度の溶液を調整することを想定している場合、例えば、非特許文献3のように6から8桁ほどの広範な濃度範囲で実験を行う場合には、各段において比較的大きな希釈率で溶液を調整する必要がある。つまり、CがCN+1に比べて非常に大きいので、C>>C >> C>>, ・・・, >>Cmaxと考えて良く、一段目の混合部の濃度に関しては図5、図6とほぼ同じグラフが得られる。
When Nmax> 2, that is, when the flow path has three or more stages, it is not easy to solve these differential equations (3), (4), and (5). 5. It can be easily understood that the phenomenon shown in FIG. 6 occurs.
Further, when it is assumed that a multi-stage concentration solution is prepared in a wide concentration range by serial dilution, an experiment is performed in a wide concentration range of about 6 to 8 digits as in Non-Patent Document 3, for example. In some cases, it is necessary to adjust the solution at a relatively large dilution rate in each stage. In other words, since CN is much larger than CN + 1 , it can be considered that C 1 >> C 2 >> C 3 >>, ..., >> Cmax. 5 and almost the same graph as FIG. 6 are obtained.

次に、ある流量で溶液を流した場合の各段の接続流路の物質移動を考える。
図1,図2に示すN段目の第1抵抗流路、混合部、第2抵抗流路、接続流路を流れる液体の流量をそれぞれQN,1、QN,2、QN,3、QN,4とする。また、N段目の混合部より下流、つまり、混合部、第2抵抗流路、液体排出口の溶液の濃度をCとする。
図1、図2の構成の流路網では溶液を調整するために分岐点および合流点において溶液を所定の比率で分配、混合しており、望ましい濃度の溶液を調整するためには、この分配、混合の際に対流によって物質移動が行われる必要がある。ここでN段目の接続流路における対流による物質移動の流束JN,C[kg/m/s]は接続流路内の平均流速vN,4を用いて以下の式で表される。

Figure 2009109249
Next, let us consider the mass transfer in the connection flow path at each stage when the solution is flowed at a certain flow rate.
The flow rates of the liquid flowing through the first resistance channel, the mixing unit, the second resistance channel, and the connection channel in the Nth stage shown in FIGS. 1 and 2 are respectively Q N, 1 , Q N, 2 , Q N, 3 , Q N, 4 . Further, downstream of the mixing section of the N-th stage, i.e., the mixing unit, a second resistor flow path, a concentration of the solution of the liquid outlet and C N.
In the flow path network having the configuration shown in FIGS. 1 and 2, the solution is distributed and mixed at a predetermined ratio at the branching point and the merging point in order to adjust the solution. In order to adjust the solution having a desired concentration, this distribution is performed. The mass transfer needs to be performed by convection during mixing. Here, the flux J N, C [kg / m 2 / s] of mass transfer by convection in the N-th connection channel is expressed by the following equation using the average flow velocity v N, 4 in the connection channel. The
Figure 2009109249

また、拡散による物質移動の流束はJN,D[kg/m/s]は式(1)と同様に以下の式で表される。

Figure 2009109249
In addition, the mass transfer flux due to diffusion is expressed by the following equation as in equation (1) , where J N, D [kg / m 2 / s].
Figure 2009109249

上述のように、望ましい濃度の溶液を調整するためには、対流による物質移動に比べて拡散による物質移動が支配的である必要があり、そのためには一般にJN,C/JN,D>10となるのが好ましい。(8)、(9)式より以下の式が導かれる。

Figure 2009109249
As described above, in order to adjust a solution having a desired concentration, it is necessary that the mass transfer by diffusion is dominant as compared with the mass transfer by convection, and in general, J N, C / J N, D > 10 is preferred. The following formulas are derived from formulas (8) and (9).
Figure 2009109249

ここで、上述のように一段目、二段目の混合部の溶質濃度C1,0およびC2,0を1[kg/m]および0.1[kg/m]とし、接続流路の長さLc[m]を1x10−4[m]と設定、拡散定数Dをショ糖の水中での拡散定数0.5x10−9[m/s]程度と想定する。
一方、本発明においては、液体排出口の下流に微小容器(図2の符号31)を設けて細胞を培養することを想定している。
ここでは液体排出口の下流に直径1.5mmの微小容器を設けて細胞を培養することを想定する。この大きさは非特許文献1で用いている微小容器の大きさである。一般的な細胞培養では直径10cmの培養皿に10mL程度の培養液を入れ2日間おきに培養液を交換する。この培養液の交換速度は6ml/mm/day程度の速度に相当する。従って、直径1.5mmの微小容器に供給されるべき培養液の供給速度は1.4x10−14[m/s]となる。上述のような希釈率が10倍の微小流路網においては、接続流路には液体排出口の1/10程度の流量の培養液が通過するため、QN,4=1.4x10−15[m/s]となる。以上の条件を式(10)に代入して計算したJN,C/JN,DとAcの関係を図7に示す。
Here, as described above, the solute concentrations C 1, 0 and C 2 , 0 of the first stage and the second stage of the mixing part are set to 1 [kg / m 3 ] and 0.1 [kg / m 3 ], and the connected flow The path length Lc [m] is set to 1 × 10 −4 [m], and the diffusion constant D is assumed to be about 0.5 × 10 −9 [m 2 / s] in water.
On the other hand, in the present invention, it is assumed that cells are cultured by providing a micro container (reference numeral 31 in FIG. 2) downstream of the liquid discharge port.
Here, it is assumed that cells are cultured by providing a micro container having a diameter of 1.5 mm downstream of the liquid discharge port. This size is the size of the micro container used in Non-Patent Document 1. In general cell culture, about 10 mL of culture solution is put into a culture dish having a diameter of 10 cm, and the culture solution is changed every two days. This culture medium exchange rate corresponds to a rate of about 6 ml / mm 2 / day. Therefore, the supply speed of the culture solution to be supplied to the micro container having a diameter of 1.5 mm is 1.4 × 10 −14 [m 3 / s]. In the microchannel network having a dilution ratio of 10 times as described above, since the culture fluid having a flow rate of about 1/10 of the liquid outlet passes through the connection channel, Q N, 4 = 1.4 × 10 −15 [M 3 / s]. FIG. 7 shows the relationship between J N, C / J N, D and Ac calculated by substituting the above conditions into equation (10).

この図より、JN,C/JN,Dが10以上となるためには接続流路断面積Acが3.1x10−10以下である必要がある。接続流路の深さが上述の混合部の深さと同様に5x10−5[m]と仮定すると接続流路の幅は6.2x10−6[m]以下である必要があるが、このように深さ/幅の比率が8程度の流路は現実的に加工が困難である。
この場合、接続流路の幅と深さの比率が1とすると接続流路の幅および深さは1.8x10−5[m]以下であればJN,C/JN,Dが10以上となり、接続流路を混合部に比べて浅くすることにより、現実的に加工できる流路構成が可能となる。
接続流路を混合部に比べて浅くすることは、混合部よりも流路断面積が小さい接続流路の形成を容易にする。
From this figure, in order for J N, C / J N, D to be 10 or more, the connection flow path cross-sectional area Ac needs to be 3.1 × 10 −10 m 2 or less. Assuming that the depth of the connection flow path is 5 × 10 −5 [m] similarly to the depth of the mixing portion described above, the width of the connection flow path needs to be 6.2 × 10 −6 [m] or less. A flow path having a depth / width ratio of about 8 is actually difficult to process.
In this case, assuming that the ratio of the width and depth of the connection flow path is 1, if the width and depth of the connection flow path are 1.8 × 10 −5 [m] or less, J N, C / J N, D is 10 or more. Thus, by making the connection flow path shallower than the mixing section, a flow path configuration that can be processed practically is possible.
Making the connection channel shallower than the mixing unit facilitates the formation of a connection channel having a smaller channel cross-sectional area than the mixing unit.

また、図8にJN,C/JN,Dが10の場合について、式(10)より導き出した接続流路の断面積Ac[m]と接続流路を流れる溶液の流量QN,4[m/s]の関係を示す。
この図より接続流路内の物質移動が対流によって支配されるために要求される接続流路断面積Acの範囲が読みとれる。接続流路内の物質移動が対流によって支配されるためにはJN,C/JN,Dが10以上であることが好ましいため、ある接続流路を流れる液体の流量QN,4についてこの図より読みとれるAcに比べて小さな値のAcであれば良い。
上述の議論と同様に直径1.5mmの微小容器に培養液を供給することを想定すると、接続流路を流れる液体の流量QN,4は1.4x10−15[m/s]となる。この場合、図8より、接続流路断面積Acは3.1x10−10[m]以下であることが好ましい。接続流路の深さが混合部の深さと同様に5x10−5[m]と仮定すると接続流路の幅は6.2x10−6[m]以下である必要があるが、このように深さ/幅の比率が8程度の流路は現実的に加工が困難である。接続流路の幅と深さの比率が1とすると接続流路の幅および深さは1.8x10−5[m]以下であればJN,C/JN,Dが10以上となり、接続流路を混合部に比べて浅くすることにより、現実的に加工できる流路構成が可能となる。
このことからも、接続流路を混合部に比べて浅くすることで、混合部よりも流路断面積が小さい接続流路の形成が容易になることが判る。
In addition, in the case where J N, C / J N, D is 10 in FIG. 8, the cross-sectional area Ac [m 2 ] of the connection channel derived from the equation (10) and the flow rate Q N of the solution flowing through the connection channel , The relationship of 4 [m 3 / s] is shown.
From this figure, the range of the connection channel cross-sectional area Ac required for mass transfer in the connection channel controlled by convection can be read. Since J N, C / J N, D is preferably 10 or more so that the mass transfer in the connection channel is governed by convection, this is the flow rate Q N, 4 of the liquid flowing through a certain connection channel. It is sufficient that the value of Ac is smaller than Ac that can be read from the drawing.
Assuming that the culture solution is supplied to a micro container having a diameter of 1.5 mm as in the above discussion, the flow rate Q N, 4 of the liquid flowing through the connection channel is 1.4 × 10 −15 [m 3 / s]. . In this case, it is preferable from FIG. 8 that the connection flow path cross-sectional area Ac is 3.1 × 10 −10 [m 2 ] or less. Assuming that the depth of the connection flow path is 5 × 10 −5 [m] similarly to the depth of the mixing portion, the width of the connection flow path needs to be 6.2 × 10 −6 [m] or less. / A channel with a width ratio of about 8 is actually difficult to process. If the ratio of the width and depth of the connection flow path is 1, if the width and depth of the connection flow path are 1.8 × 10 −5 [m] or less, J N, C / J N, D will be 10 or more, and connection By making the flow path shallower than the mixing section, a flow path configuration that can be processed practically becomes possible.
From this, it can be seen that by making the connection channel shallower than the mixing part, it is easy to form a connection channel having a smaller channel cross-sectional area than the mixing part.

次に、混合部に比べて深さが浅い溝である接続流路を持つマイクロチップ1を、レプリカモールディング法により、作成(製造)する場合について説明する。   Next, a case where the microchip 1 having a connection channel that is a groove having a shallower depth than the mixing portion is produced (manufactured) by the replica molding method will be described.

図10(e)、(f)において、符号4は、マイクロチップ1のチップ基板2の作成に用いるマスターチップである。このマスターチップ4は、ベース基板41の片面に互いに厚さが異なる樹脂層42、43が設けられた構成になっている。
ベース基板41は、例えばシリコンウェハ、あるいは、シリコンウェハをダイシングして得たチップ(シリコンチップ)等の板状部材である。
In FIGS. 10 (e) and 10 (f), reference numeral 4 denotes a master chip used for producing the chip substrate 2 of the microchip 1. The master chip 4 has a configuration in which resin layers 42 and 43 having different thicknesses are provided on one surface of a base substrate 41.
The base substrate 41 is a plate-like member such as a silicon wafer or a chip (silicon chip) obtained by dicing the silicon wafer.

樹脂層42、43は、チップ基板2の微小流路網20のうち、浅い構造の流路である接続流路25,抵抗流路28および29を形成するための樹脂層42(以下、浅い流路形成用樹脂層とも言う)と、深い構造の流路である混合部24および液体供給流路21を形成するための樹脂層43(以下、深い流路形成用樹脂層とも言う)とに大別される。深い流路形成用の樹脂層43は、浅い流路形成用樹脂層42に比べて厚さが大きい。そして、このマスターチップ4は、面形成用ベース基板41の表面を基準面4Sとしたとき、前記基準面4Sから突出された部分が、微細流路網20を形成するための流路形成用突条として機能する。   The resin layers 42 and 43 are resin layers 42 (hereinafter referred to as shallow flow) for forming the connection flow path 25 and the resistance flow paths 28 and 29 which are shallow flow paths in the micro flow path network 20 of the chip substrate 2. And a resin layer 43 (hereinafter also referred to as a deep flow path forming resin layer) for forming the mixing portion 24 and the liquid supply flow path 21 which are deeply structured flow paths. Separated. The deep flow path forming resin layer 43 is thicker than the shallow flow path forming resin layer 42. In the master chip 4, when the surface of the surface forming base substrate 41 is the reference surface 4 </ b> S, a portion protruding from the reference surface 4 </ b> S is a flow path forming protrusion for forming the fine flow path network 20. Acts as an article.

前記マスターチップ4の作成方法の一例としては、ベース基板41の片面(樹脂層形成面41a)に塗布したレジストを加熱硬化させてフォトレジスト層44(以下、第1フォトレジスト層とも言う)を形成(図10(a))し、次いで、図10(b)に示すように、フォトマスク45を用いた露光と加熱により、第1フォトレジスト層44に、浅い流路形成用樹脂層42のパターンを焼き付ける。
次に、第1フォトレジスト層44の上に、レジストを塗布して第2フォトレジスト層46を形成する(図10(c))。この第2フォトレジスト層46は、第1フォトレジスト層44(面形成用樹脂層42)よりも膜厚で、第1フォトレジスト層44全体を覆うように形成する。
次いで、図10(d)に示すように、フォトマスク47を用いた露光と加熱により、第2フォトレジスト層46に樹脂層43パターンを焼き付ける。
その後、図10(e)に示す現像工程にて、樹脂層42、43の焼き付け部分を残して、第1、第2フォトレジスト層44、46を除去する。
これにより、所望パターンの樹脂層42、43を有するマスターチップ4が得られる。
As an example of a method for producing the master chip 4, a photoresist layer 44 (hereinafter also referred to as a first photoresist layer) is formed by heat-curing a resist applied to one surface (resin layer forming surface 41 a) of the base substrate 41. Then, as shown in FIG. 10B, the pattern of the shallow flow path forming resin layer 42 is formed on the first photoresist layer 44 by exposure and heating using the photomask 45. Bake.
Next, a resist is applied on the first photoresist layer 44 to form a second photoresist layer 46 (FIG. 10C). The second photoresist layer 46 is formed so as to cover the entire first photoresist layer 44 with a thickness greater than that of the first photoresist layer 44 (surface-forming resin layer 42).
Next, as shown in FIG. 10D, the resin layer 43 pattern is baked on the second photoresist layer 46 by exposure using the photomask 47 and heating.
Thereafter, in the development step shown in FIG. 10E, the first and second photoresist layers 44 and 46 are removed while leaving the baked portions of the resin layers 42 and 43.
Thereby, the master chip 4 having the resin layers 42 and 43 having a desired pattern is obtained.

マスターチップ4を用いて、マイクロチップ1のチップ基板2を、レプリカモールディング法により作成(製造)するには、例えば、マスターチップ4を金型内にセットした状態で、例えばPDMS等を用いてチップ基板2の樹脂成形を行う(図10(f))。これにより、樹脂層42(浅い流路形成用樹脂層)および樹脂層43(深い流路形成用樹脂層)が形成する流路形成用突条によって、微細流路網20を持つチップ基板2が得られる。
そして、図10(g)に示すように、得られたチップ基板2にカバープレート3を貼り合わせることで、マイクロチップ1を組み立てることができる。
In order to create (manufacture) the chip substrate 2 of the microchip 1 using the master chip 4 by the replica molding method, for example, the chip is used with PDMS or the like in a state where the master chip 4 is set in a mold. Resin molding of the substrate 2 is performed (FIG. 10F). Thereby, the chip substrate 2 having the fine channel network 20 is formed by the channel forming protrusions formed by the resin layer 42 (shallow channel forming resin layer) and the resin layer 43 (deep channel forming resin layer). can get.
Then, as shown in FIG. 10G, the microchip 1 can be assembled by attaching the cover plate 3 to the obtained chip substrate 2.

上述の手法によれば、樹脂層42および樹脂層43の内、流路形成用突条として機能する部分は断面矩形の突条に形成されるため、微細流路網を構成する液体流路は、断面矩形の溝状に形成される。   According to the above-described method, the portion of the resin layer 42 and the resin layer 43 that functions as the flow path forming ridge is formed into a ridge having a rectangular cross section. , Formed in a groove shape having a rectangular cross section.

ここで、微細流路網を構成する液体流路の内、主流路24(混合部)よりも流路断面積が小さい接続流路25を、主流路24(混合部)よりも深さが浅い溝として形成するには、図11(a)、(b)に示すように、ベース基板41に、流路形成用樹脂層として、互いに厚さの異なる樹脂層42、43を形成して、前記主流路24を形成するための主流路形成用突条43aと、前記接続流路25を形成するための接続流路形成用突条42aとを得る。接続流路形成用突条42aは、ベース基板41からの突出寸法、基準面4Sからの突出寸法を、主流路形成用突条43aよりも小さくする。   Here, among the liquid channels constituting the fine channel network, the connection channel 25 having a smaller channel cross-sectional area than the main channel 24 (mixing unit) is shallower than the main channel 24 (mixing unit). In order to form the grooves, as shown in FIGS. 11A and 11B, resin layers 42 and 43 having different thicknesses are formed on the base substrate 41 as flow path forming resin layers, A main channel forming ridge 43a for forming the main channel 24 and a connection channel forming ridge 42a for forming the connection channel 25 are obtained. The connecting channel forming ridges 42a have a projecting dimension from the base substrate 41 and a projecting dimension from the reference surface 4S smaller than the main channel forming ridges 43a.

また、図11(a)、(b)では、樹脂層42によって、第2抵抗流路29の形成用の第2抵抗流路形成用突条42bをも形成されている構成を例示している。
この場合、第2抵抗流路形成用突条42bは、前記ベース基板41からの突出寸法(換言すれば基準面4Sからの突出寸法)が前記接続流路形成用突条42aと同じに揃っていることになる。
微小流路網20を、接続流路25と第2抵抗流路29とを同じ深さとした構成の場合、上述のように、一つの樹脂層42によって、接続流路形成用突条42aと第2抵抗流路形成用突条42bとを得ることができる。
このことは、接続流路25と第1抵抗流路28、マスターチップ4に形成する第1抵抗流路形成用突条と接続流路形成用突条42aとの関係についても、同様に言える。
11A and 11B illustrate a configuration in which the second resistance flow path forming protrusion 42b for forming the second resistance flow path 29 is also formed by the resin layer 42. .
In this case, the second resistance flow path forming ridges 42b have the same projecting dimensions from the base substrate 41 (in other words, projecting dimensions from the reference surface 4S) as the connection channel forming ridges 42a. Will be.
When the microchannel network 20 has a configuration in which the connection channel 25 and the second resistance channel 29 have the same depth, as described above, the connection channel forming protrusion 42a and the second channel are formed by one resin layer 42. The two-resistance flow path forming protrusion 42b can be obtained.
The same applies to the relationship between the connection flow path 25, the first resistance flow path 28, the first resistance flow path forming ridge formed on the master chip 4, and the connection flow path forming ridge 42a.

また、図11(a)、(b)では、主流路形成用突条43aの幅W1、接続流路形成用突条42aの幅W2、第2抵抗流路形成用突条42bの幅W3が同じになっている構成を例示している。
この場合、チップ基板2の微小流路網20として、主流路24、接続流路25、第2抵抗流路29の溝幅が同じに揃ったものが得られることになる。各流路の流路断面積は、各流路の深さによって調整される。
このことは、接続流路25と第1抵抗流路28、マスターチップ4に形成する第1抵抗流路形成用突条と接続流路形成用突条42aとの関係についても、同様に言える。
本発明は、接続流路25、第1抵抗流路28、第2抵抗流路29のいずれか1以上の幅が、主流路24の幅と揃っている構成を含む。
11A and 11B, the width W1 of the main flow path forming ridge 43a, the width W2 of the connection flow path forming ridge 42a, and the width W3 of the second resistance flow path forming ridge 42b are as follows. A configuration that is the same is illustrated.
In this case, the microchannel network 20 of the chip substrate 2 is obtained in which the main channel 24, the connection channel 25, and the second resistance channel 29 have the same groove width. The channel cross-sectional area of each channel is adjusted by the depth of each channel.
The same applies to the relationship between the connection flow path 25, the first resistance flow path 28, the first resistance flow path forming ridge formed on the master chip 4, and the connection flow path forming ridge 42a.
The present invention includes a configuration in which one or more widths of the connection channel 25, the first resistance channel 28, and the second resistance channel 29 are aligned with the width of the main channel 24.

図9に、試作したマイクロチップの濃度グラジエント生成機構を評価した結果を示す。
PDMSを用いてマイクロチップを試作した。
接続流路、第1抵抗流路、第2抵抗流路は、幅が20μm、深さが10μmの断面矩形の溝(角溝)であり、断面寸法を揃えた。微小流路網における接続流路、第1抵抗流路、第2抵抗流路以外の流路は、幅が100μm、深さが50μmの断面矩形の溝(角溝)とした。接続流路、第1抵抗流路、第2抵抗流路の、主流路に対する断面積比は25倍である。また、微小流路網は、n段目の混合部における希釈率Dが1/2となるように設計した。
試作したマイクロチップに、第1液体導入口から濃度17wt%のニューコクシン水溶液を送液し、第2液体導入口から希釈用の超純水を送液した。いずれも、送液を75kPaで行った。12時間経過後に、液体排出口から排出された溶液を採取し、吸光度を測定して、検線量から濃度を算出した。得られた結果から、濃度グラジエント生成機構を評価した。図9の結果、ニューコクシン濃度は設定した希釈率にほぼ一致した単調減少を示した。また、混合部の滞留時間を充分に長く設定したことで、高圧(高流量)で薬剤を流しても、充分に2液の拡散混合が生じることが示唆された。
FIG. 9 shows the results of evaluating the concentration gradient generation mechanism of the prototyped microchip.
A microchip was prototyped using PDMS.
The connection flow path, the first resistance flow path, and the second resistance flow path are grooves having a rectangular cross section (square grooves) having a width of 20 μm and a depth of 10 μm, and the cross-sectional dimensions thereof are aligned. The channels other than the connection channel, the first resistance channel, and the second resistance channel in the microchannel network were rectangular grooves (square grooves) having a width of 100 μm and a depth of 50 μm. The cross-sectional area ratio of the connection channel, the first resistance channel, and the second resistance channel to the main channel is 25 times. Further, the microchannel network was designed so that the dilution rate D in the n-th mixing portion was ½.
A neucoccin aqueous solution having a concentration of 17 wt% was fed from the first liquid inlet to the prototyped microchip, and ultrapure water for dilution was fed from the second liquid inlet. In all cases, the liquid was fed at 75 kPa. After 12 hours, the solution discharged from the liquid outlet was collected, the absorbance was measured, and the concentration was calculated from the calibration dose. From the obtained results, the concentration gradient generation mechanism was evaluated. As a result of FIG. 9, the New Coxin concentration showed a monotonic decrease almost in agreement with the set dilution rate. In addition, it was suggested that by setting the residence time in the mixing part to be sufficiently long, even if the medicine is flowed at a high pressure (high flow rate), two-component diffusion mixing occurs sufficiently.

本発明によって開示される多段階の濃度の溶液を調整する微小流路網は、広範な濃度範囲において薬剤の細胞毒性を試験するマイクロチップに応用することができる。 The microchannel network for preparing multi-stage concentration solutions disclosed by the present invention can be applied to a microchip for testing drug cytotoxicity in a wide concentration range.

本発明のマイクロチップ、該マイクロチップの微小流路網を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the microchip of this invention and the microchannel network of this microchip. 図1の微小流路網を拡大して模式的に示した図である。It is the figure which expanded the microchannel network of FIG. 1, and was shown typically. 図2の微小流路網の一段目、二段目の送液ラインの付近を拡大して示した図である。It is the figure which expanded and showed the vicinity of the 1st step | paragraph and the 2nd step | paragraph liquid feeding line of the microchannel network of FIG. 微小流路網の接続流路の長手方向の一部のみに狭隘部を設けた例を示す図である。It is a figure which shows the example which provided the narrow part only in a part of longitudinal direction of the connection flow path of the microchannel network. 送液停止後の各段の混合部の濃度変化を示すグラフである。It is a graph which shows the density | concentration change of the mixing part of each stage after a liquid feeding stop. 送液停止10分後の各段の混合部の濃度と、接続流路の混合部に対する断面積比との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the density | concentration of the mixing part of each stage 10 minutes after a liquid-feed stop, and the cross-sectional area ratio with respect to the mixing part of a connection flow path. 接続流路の断面積AcとJN,C/JN,Dとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the cross-sectional area Ac of a connection flow path, and JN , C / JN, D. 接続流路を流れる溶液の流量と接続流路断面積との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the flow volume of the solution which flows through a connection channel, and a connection channel cross-sectional area. 試作したマイクロチップの濃度グラジエント生成機構を評価した結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having evaluated the concentration gradient production | generation mechanism of the prototyped microchip. (a)〜(g)は、マイクロチップの製造に用いるマスターチップの作成、マスターチップの製造(組立)手順を説明する図である。(A)-(g) is a figure explaining the production | generation of a master chip used for manufacture of a microchip, and the manufacture (assembly) procedure of a master chip. (a)、(b)は、マスターチップにおいて、接続流路形成用突条、第2抵抗流路形成用突条を、同一の樹脂層によって形成した例を示す図である。(A), (b) is a figure which shows the example which formed the protrusion for connection flow path formation, and the protrusion for 2nd resistance flow path formation with the same resin layer in the master chip.

符号の説明Explanation of symbols

1…マイクロチップ、2…チップ基板、20…微小流路網、21…液体導入口、211…液体導入口(第1液体導入口)、212…液体導入口(第1液体導入口)、23、231〜238…送液ライン、24…主流路(混合部)、25…接続流路、251…狭隘部、26…合流部、27…分岐部、28…第1抵抗流路、29…第2抵抗流路、4…マスターチップ、41…ベース基板、42…樹脂層、43…樹脂層(流路形成用樹脂層)、44…フォトレジスト層(第1フォトレジスト層)、46…フォトレジスト層(第2フォトレジスト層)、42a…接続流路形成用突条、42b…第2抵抗流路形成用突条。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microchip, 2 ... Chip board | substrate, 20 ... Microchannel network, 21 ... Liquid inlet, 211 ... Liquid inlet (1st liquid inlet), 212 ... Liquid inlet (1st liquid inlet), 23 , 231 to 238... Liquid feeding line, 24... Main flow path (mixing section), 25 .. connection flow path, 251... Narrow section, 26. 2 resistance flow path, 4 ... master chip, 41 ... base substrate, 42 ... resin layer, 43 ... resin layer (flow path forming resin layer), 44 ... photoresist layer (first photoresist layer), 46 ... photoresist Layer (second photoresist layer), 42a ... projection for forming connection channel, 42b ... projection for forming second resistance channel.

Claims (10)

互いに異なる濃度の液体が導入される複数の液体導入口と、4以上の液体排出口とを具備し、前記液体導入口から導入された液体を前記液体排出口へ導く微小流路網が形成され、前記微小流路網が、複数の分岐点と、複数の合流点とを有し、複数の液体導入口から導入された液体を、分岐と合流を二回以上繰り返すことにより、液体排出口毎に互いに異なる多段階の濃度の溶液を調整するように構成されているマイクロチップであって、
前記微小流路網は、互いに異なる濃度の液体を混合するための主流路同士を、前記主流路よりも流路断面積が小さい狭隘部を有する接続流路を介して接続して構成され、
前記接続流路が、前記微小流路網における、前記分岐点から送液方向上流側に延在する主流路と、前記合流点から送液方向下流側に延在する主流路との間の液体流路を構成していることを特徴とするマイクロチップ。
A plurality of liquid inlets into which liquids having different concentrations are introduced and four or more liquid outlets are formed, and a microchannel network is formed for guiding the liquid introduced from the liquid inlet to the liquid outlet. The microchannel network has a plurality of branch points and a plurality of junction points, and the liquid introduced from the plurality of liquid inlet ports is repeated for each liquid discharge port by repeating the branching and the junction twice or more. A microchip configured to prepare solutions having different multi-stage concentrations.
The micro-channel network is configured by connecting main channels for mixing liquids having different concentrations through a connection channel having a narrow portion having a smaller channel cross-sectional area than the main channel,
The connection channel is a liquid between the main channel extending from the branch point to the upstream side in the liquid feeding direction and the main channel extending from the junction point to the downstream side in the liquid feeding direction in the micro channel network. A microchip comprising a flow path.
請求項1記載のマイクロチップにおいて、接続流路の前記狭隘部が、主流路に比べて深さが浅く形成された溝であることを特徴とするマイクロチップ。   2. The microchip according to claim 1, wherein the narrowed portion of the connection channel is a groove formed with a depth smaller than that of the main channel. 請求項1又は2記載のマイクロチップにおいて、
前記微小流路網は、前記主流路と、この主流路の送液方向上流端に接続された第1抵抗流路と、前記主流路の送液方向下流端に接続された第2抵抗流路とを有し、前記液体導入口から延在する送液ラインを複数具備し、前記第1抵抗流路及び前記第2抵抗流路は、前記主流路よりも流路断面積が小さく形成され、
各送液ラインは、その送液方向上流端が前記液体導入口と連通され、送液方向下流端が前記液体排出口と連通されており、
前記接続流路は、その送液方向上流端が、前記送液ラインの前記主流路の送液方向下流端の前記分岐点にて前記主流路に連通され、送液方向下流端が、別の送液ラインの前記主流路の送液方向上流端の前記合流点にて前記主流路に連通されていることを特徴とするマイクロチップ。
The microchip according to claim 1 or 2,
The microchannel network includes the main channel, a first resistance channel connected to the upstream end of the main channel in the liquid feeding direction, and a second resistance channel connected to the downstream end of the main channel in the liquid feeding direction. A plurality of liquid supply lines extending from the liquid inlet, the first resistance channel and the second resistance channel are formed with a channel cross-sectional area smaller than the main channel,
Each liquid feed line has an upstream end in the liquid feed direction communicated with the liquid introduction port, and a downstream end in the liquid feed direction communicated with the liquid discharge port,
The connection flow path is connected to the main flow path at the upstream end of the liquid flow direction at the branch point of the liquid flow direction downstream end of the main flow path of the liquid flow line. A microchip characterized in that it communicates with the main flow path at the junction point at the upstream end of the liquid flow line in the liquid flow direction.
請求項3記載のマイクロチップにおいて、前記第1抵抗流路及び前記第2抵抗流路と、前記接続流路の前記狭隘部とが、互いの深さを揃えて、前記主流路に比べて深さが浅く形成された溝であることを特徴とするマイクロチップ。   4. The microchip according to claim 3, wherein the first resistance channel and the second resistance channel and the narrow portion of the connection channel are aligned with each other, and are deeper than the main channel. A microchip characterized by being a shallow groove. 請求項1〜4のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、液体排出口の下流に微小容器が接続されていることを特徴とするマイクロチップ。   5. The microchip according to claim 1, wherein a micro container is connected downstream of the liquid discharge port. 請求項5に記載のマイクロチップにおいて、前記微小容器が、細胞培養用容器であることを特徴とするマイクロチップ。   6. The microchip according to claim 5, wherein the micro container is a cell culture container. 請求項1〜6のいずれかに記載のマイクロチップにおいて、前記微小流路網が、各液体導入口に同じ圧力をかけることよって所定の濃度の溶液を調整することができるように設計されていることを特徴とするマイクロチップ。   The microchip according to any one of claims 1 to 6, wherein the microchannel network is designed so that a solution having a predetermined concentration can be adjusted by applying the same pressure to each liquid inlet. A microchip characterized by that. 請求項1〜7のいずれかに記載のマイクロチップをレプリカモールディングによって作製するためのマスターチップであって、
ベース基板上に形成した、互いに厚さの異なる樹脂層によって、前記主流路を形成するための主流路形成用突条と、前記接続流路を形成するための接続流路形成用突条とが形成され、
前記接続流路形成用突条は、前記主流路形成用突条に比べて厚さが小さい樹脂層によって形成され、前記ベース基板からの突出寸法が前記主流路形成用突条に比べて小さいことを特徴とするマスターチップ。
A master chip for producing the microchip according to any one of claims 1 to 7 by replica molding,
A main flow path forming ridge for forming the main flow path and a connection flow path forming ridge for forming the connection flow path by resin layers having different thicknesses formed on the base substrate. Formed,
The connection channel forming ridge is formed of a resin layer having a thickness smaller than that of the main channel forming ridge, and the projecting dimension from the base substrate is smaller than that of the main channel forming ridge. A master chip characterized by
請求項8に記載のマスターチップにおいて、前記樹脂層がフォトレジスト層であることを特徴とするマスターチップ。   The master chip according to claim 8, wherein the resin layer is a photoresist layer. 請求項4記載のマイクロチップを作成するための請求項8又は9記載のマスターチップであって、
さらに、前記第1抵抗流路を形成するための第1抵抗流路形成用突条と、前記第2抵抗流路を形成するための第2抵抗流路形成用突条とが、主流路形成用突条に比べて前記ベース基板上の厚さが小さい樹脂層によって形成され、しかも、これら第1、第2抵抗流路形成用突条の前記ベース基板からの突出寸法が前記接続流路形成用突条と同じに揃えられていることを特徴とするマスターチップ。
A master chip according to claim 8 or 9 for producing the microchip according to claim 4,
Further, a first resistance channel forming ridge for forming the first resistance channel and a second resistance channel forming ridge for forming the second resistance channel form a main channel. The protrusions of the first and second resistance flow path forming protrusions from the base substrate are formed by the resin layer having a smaller thickness on the base substrate than the protrusions for use. Master chip characterized by being aligned with the ridge for use.
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