JP2011027590A - Microfluid chip - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微少量の液体を秤量し、混合するマイクロ流体チップに関する。 The present invention relates to a microfluidic chip that weighs and mixes a small amount of liquid.
従来、血液や体液等の検体に含まれる免疫成分などを自動的に分析する技術として自動分析装置が知られている。この自動分析装置は、試薬が入った反応容器に検体を加え、反応容器内の試薬との間で生じた反応を光学的に検出するものである。この自動分析装置による検体の分析に必要な試薬量は、一つの検体に対して数μl(マイクロリットル)〜数ml(ミリリットル)程度と少量で済むが、コスト的な観点から見て、分析に用いる試薬量をさらに低減することのできる技術が待望されていた。また、従来の自動分析装置は、検体や試薬を分注する分注ノズルの洗浄に用いる洗浄水の廃液量も多く、この点においてもコスト面で改善の余地があった。 Conventionally, an automatic analyzer is known as a technique for automatically analyzing immune components contained in a specimen such as blood and body fluid. In this automatic analyzer, a sample is added to a reaction container containing a reagent, and a reaction occurring between the reagent and the reagent in the reaction container is optically detected. The amount of reagent required for analysis of a sample by this automatic analyzer is as small as several μl (microliter) to several ml (milliliter) for one sample. A technique that can further reduce the amount of reagent to be used has been awaited. In addition, the conventional automatic analyzer has a large amount of waste water for washing the dispensing nozzle for dispensing the sample and the reagent, and there is room for improvement in this point as well.
このような状況を解決しうる技術として、検体の分析に必要な要素を微小なチップ上に集積化することによって流体の秤量および混合を行うことが可能なマイクロ流体チップがある(例えば、特許文献1,2参照)。このマイクロ流体チップに関しては、弾性部材を押圧することによって流路間の流体の流通を制御するという技術も開示されている。 As a technique that can solve such a situation, there is a microfluidic chip capable of weighing and mixing fluids by integrating elements necessary for analyzing a sample on a microchip (for example, Patent Documents). 1 and 2). Regarding this microfluidic chip, a technique of controlling the flow of fluid between flow paths by pressing an elastic member is also disclosed.
しかしながら、特許文献1,2に示すマイクロ流体チップは、弾性部材を押圧した状態を維持して流体の流通制御を行なうため、装置構成が複雑となり、処理にかかる労力も大きいという問題点があった。
However, the microfluidic chip shown in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡易な機構で流体の流通を制御し、セルに収容された流体の秤量を正確に行なうことができるマイクロ流体チップを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a microfluidic chip capable of controlling the flow of fluid with a simple mechanism and accurately weighing the fluid contained in the cell. And
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるマイクロ流体チップは、秤量対象の流体を導入する流体導入口および当該秤量セルの収容体積を越えた余剰量の流体を排出する流体排出口を有し、前記収容体積分の流体を秤量する秤量セルと、一端が前記秤量セルと連結し、該一端から前記秤量セル内で秤量された流体を流出可能であるとともに、該流出方向に対して逆方向に働くラプラス力によって前記流体の流出を停止させる移送制御流路とを備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the microfluidic chip according to the present invention discharges a surplus amount of fluid that exceeds the accommodation volume of the fluid introduction port for introducing the fluid to be weighed and the weighing cell. A weighing cell having a fluid discharge port and weighing one volume of fluid; and one end connected to the weighing cell, the fluid weighed in the weighing cell being able to flow out from the one end; And a transfer control flow path for stopping the outflow of the fluid by a Laplace force acting in a direction opposite to the direction.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記移送制御流路は、他端が、前記秤量セルで秤量された前記流体を収容する収容セルと接続し、前記収容セルは、該収容セル内の気体を排出する排気口を有することを特徴とする。 In the microfluidic chip according to the present invention, in the above invention, the other end of the transfer control flow path is connected to a storage cell that stores the fluid weighed by the weighing cell. It has the exhaust port which discharges | emits the gas in this accommodation cell, It is characterized by the above-mentioned.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記移送制御流路は、該移送制御流路途中の一部の断面積を増大して形成される液溜部を有し、前記移送制御流路と前記液溜部とで形成される拡径領域に生じる前記ラプラス力によって前記流体の流出を停止することを特徴とする。 In the microfluidic chip according to the present invention, in the above invention, the transfer control channel has a liquid reservoir formed by increasing a partial cross-sectional area in the middle of the transfer control channel, The outflow of the fluid is stopped by the Laplace force generated in an enlarged diameter region formed by a transfer control flow path and the liquid reservoir.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記液溜部は、外部に連通する外部排気口を有することを特徴とする。 In the microfluidic chip according to the present invention as set forth in the invention described above, the liquid reservoir has an external exhaust port communicating with the outside.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記液溜部は、複数の前記移送制御流路と連結することを特徴とする。 The microfluidic chip according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the liquid reservoir is connected to a plurality of the transfer control flow paths.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記移送制御流路は、少なくとも一部の内部壁面が疎水性となるように形成されることを特徴とする。 In the microfluidic chip according to the present invention as set forth in the invention described above, the transfer control channel is formed such that at least a part of the inner wall surface is hydrophobic.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記流体排出口および前記排気口および/または前記外部排気口を封止する封止部材を備えたことを特徴とする。 The microfluidic chip according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a sealing member for sealing the fluid discharge port and the exhaust port and / or the external exhaust port is provided.
また、本発明にかかるマイクロ流体チップは、上記の発明において、前記流体導入口を封止する流体導入口封止部材をさらに備えたことを特徴とする。 Moreover, the microfluidic chip according to the present invention is characterized in that, in the above invention, a fluid introduction port sealing member for sealing the fluid introduction port is further provided.
本発明によれば、セル間を繋ぐ移送流路にかかるラプラス力によって流体の流通を停止させ、簡易な機構によって流体の流通を解除できるようにしたので、マイクロ流体チップに収容された流体を正確に秤量し、移送流路を介して隣接するセルに送液することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the flow of the fluid is stopped by the Laplace force applied to the transfer flow path connecting the cells, and the flow of the fluid can be canceled by a simple mechanism. And the liquid can be fed to the adjacent cell via the transfer channel.
以下、図面を参照して本発明のマイクロ流体チップを実施するための形態について説明する。本発明は、以下に例示する実施の形態や変形例に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。また、図面の記載において、同一部分には同一符号を付している。 Hereinafter, an embodiment for implementing a microfluidic chip of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments and modifications illustrated below, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. In the description of the drawings, the same parts are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1にかかるマイクロ流体チップの概略構成を示す模式図であり、図2は、図1に示すマイクロ流体チップ1のA−A線断面を示す断面図である。図1,2に示すマイクロ流体チップ1は、光の80%以上を透過する光学的に透明な素材、たとえば、耐熱ガラスを含むガラス、環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂を用いて形成され、流体導入口11a、秤量セルD11および収容セルD12、移送制御流路LF11、流体排出口12aおよび排気口13aを有し、秤量セルD11と収容セルD12とが移送制御流路LF11によって連結されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a microfluidic chip according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section taken along line AA of the
流体導入口11aは、マイクロ流体チップ1の上部平面に開口を有し、秤量セルD11に連通している。流体導入口11aにプローブ等を挿入して検体または試薬としての流体を分注することによって、秤量セルD11に流体を送り込む。
The
流体排出口12aは、流体導入口11aと同様、マイクロ流体チップ1の上部平面に開口を有し、秤量セルD11に連通している。流体の秤量を行なう場合に、流体排出口12aから秤量セルD11内の気体および流体を排出することによって秤量セルD11内を流体で充填することができ、充填された流体の秤量を行なう。なお、流体排出口12aから流体を導入する場合は、流体導入口11aが、秤量セルD11内の気体および流体の排出を行なう排出口としての役割を担う。
Similar to the
秤量セルD11および収容セルD12は、所定の体積となるように形成される。特に、秤量セルD11においては、送り込まれた流体がセル内に充填された場合に所定体積と秤量できる。なお、セルの形状は、円形でもよく、角形でもよい。 The weighing cell D11 and the storage cell D12 are formed to have a predetermined volume. In particular, in the weighing cell D11, when the fed fluid is filled in the cell, it can be weighed with a predetermined volume. The cell shape may be circular or rectangular.
移送制御流路LF11は、流体の流通方向に対して垂直な断面積が、1mm2以下となるように形成されることが好ましく、特に、0.1mm2以下が好ましい。秤量セルD11に注入された流体が毛細管現象によって移送制御流路LF11に流れ込むが、移送制御流路LF11と収容セルD12との境界における拡径領域で流体の流通方向とは逆向きの力であるラプラス力が生じ、このラプラス力によって流体の流通が停止し、収容セルD12に流体が流れ込まない。また、移送制御流路LF11および秤量セルD11、収容セルD12内の気体は、流体の流入に従って排気口13aから排出される。流体の秤量は、秤量セルD11と移送制御流路LF11と流体導入口11aおよび流体排出口12aとを秤量単位とし、充填された流体の総量が対象となる。
The transfer control flow path LF11 is preferably formed so that a cross-sectional area perpendicular to the fluid flow direction is 1 mm 2 or less, and particularly preferably 0.1 mm 2 or less. The fluid injected into the weighing cell D11 flows into the transfer control flow path LF11 by capillary action, but the force is in the direction opposite to the fluid flow direction in the enlarged diameter region at the boundary between the transfer control flow path LF11 and the containing cell D12. A Laplace force is generated, and the flow of the fluid is stopped by the Laplace force, and the fluid does not flow into the storage cell D12. Moreover, the gas in the transfer control flow path LF11, the weighing cell D11, and the storage cell D12 is discharged from the
ここで、秤量セルD11に流体が収容された場合について、図3を参照して説明する。図3は、秤量セルD11に流体F1を収容した場合を示す断面図である。流体導入口11aから分注された流体F1は、毛細管現象によって移送制御流路LF11に入り込むが、移送制御流路LF11の収容セルD12側の端部にかかる流通方向とは逆向きのラプラス力によって流体F1の流通が停止する。この流通停止によって流体F1は、秤量セルD11に順次充填される。
Here, the case where the fluid is accommodated in the weighing cell D11 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a case where the fluid F1 is accommodated in the weighing cell D11. The fluid F1 dispensed from the
なお、移送制御流路LF11の断面積は、下式(1)によって決定される。ラプラス力は、流体の表面張力、移送流路に対する検体、試薬、または反応液の接触角、流路幅、流路深さによって決定され、毛細管力による液の流通を抑制している。ここで、γを表面張力、θを接触角、wを流路幅、hを流路深さ(移送流路の断面が円であればwと同値)とした場合、下式(1)によって決定されるラプラス力Pをもとに移送制御流路LF11の断面積を構成するwおよびhが設定される。ラプラス力Pは、任意に設定されるものとする。
P=2γ(1/w+1/h)Sinθ ・・・(1)
The cross-sectional area of the transfer control flow path LF11 is determined by the following expression (1). The Laplace force is determined by the surface tension of the fluid, the contact angle of the specimen, reagent, or reaction liquid with respect to the transfer channel, the channel width, and the channel depth, and suppresses the flow of the liquid due to the capillary force. Here, when γ is the surface tension, θ is the contact angle, w is the channel width, and h is the channel depth (equivalent to w if the cross section of the transfer channel is a circle), the following equation (1) Based on the determined Laplace force P, w and h constituting the cross-sectional area of the transfer control flow path LF11 are set. The Laplace force P is arbitrarily set.
P = 2γ (1 / w + 1 / h) Sinθ (1)
また、収容セルD12の配置において、収容セルD12の底部が移送制御流路の底部と一致していなくてもよい。図4は、本発明の実施の形態1の変形例1であるマイクロ流体チップ2の構成を示す断面図である。図4に示すマイクロ流体チップ2は、移送制御流路LF11aが収容セルD13の側面と連結し、移送制御流路LF11aの底部と収容セルD13の底部に高低差を設けてある。これにより、移送制御流路LF11aの収容セルD13側端部において、移送制御流路LF11aの底部方向にも拡径領域が形成されるため、一層ラプラス力の効力を確実なものとすることができる。ここで、図2,3と同様、収容セルD13内の気体は、排気口13bから外部に排出される。
Further, in the arrangement of the storage cell D12, the bottom of the storage cell D12 may not coincide with the bottom of the transfer control flow path. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a
なお、移送制御流路の上部が、収容セルの上部と一致するように配置されていてもよい。図5は、本発明の実施の形態1の変形例2であるマイクロ流体チップ2aの構成を示す断面図である。図5に示すマイクロ流体チップ2aは、秤量セルD11と収容セルD13aとを連結させる移送制御流路LF11bが、移送制御流路LF11bの上部と収容セルD13aの上部とが一致するように配置される。移送制御流路LF11bの収容セルD13a側の端部では、図3に示すラプラス力と同様の効果によって流体F1の流通を停止する。秤量セルD11に収容され、秤量された流体F1が収容セルD13aに送液された場合、収容セルD13a内部の気体は、排気口13cから外部に排出される。移送制御流路LF11bを収容セルD13aの上部側に設けたことによって、外的な力による秤量セルD11への逆流が生じた場合でも、逆流する流体F1を最小限に抑えることが可能である。
The upper part of the transfer control channel may be arranged so as to coincide with the upper part of the accommodation cell. FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a
つぎに、流体F1を秤量セルD11において秤量し、秤量された流体F1を収容セルD12に移送させる秤量および移送方法について、図6を参照して説明する。図6は、本発明の実施の形態1にかかるマイクロ流体チップ1を用いた秤量および移送方法を示す模式図である。
Next, a weighing method and a transfer method for weighing the fluid F1 in the weighing cell D11 and transferring the weighed fluid F1 to the storage cell D12 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram showing a weighing and transfer method using the
まず、流体導入口11aから分注対象の流体F1を注入する(図6(a))。流体F1を注入すると、秤量セルD11底部から毛細管現象により移送制御流路LF11内に流体F1が入り込み、ラプラス力によって収容セルD12側の端部で流通が停止して、秤量セルD11内に流体F1が充填される。流体F1の注入は、秤量のため流体排出口12aから流体F1が外部に排出されるまで注入を継続する(図6(b))。
First, the fluid F1 to be dispensed is injected from the
移送制御流路LF11および秤量セルD11への流体F1の注入が完了すると、排出された流体F1を取り除き、流体排出口12aを封止部材14aによって封止する(図6(c))。この封止によって、収容された流体F1が秤量セルD11内に所定量収容されたこととなり、秤量できる。封止部材14aによる封止によって流体導入口11a、排気口13aのみが開放された状態になると、プローブ等を用いてエアを流体導入口11aから秤量セルD11内部に注入し、流体F1を押圧する。流体F1が押圧されることによって、流体F1の流通方向に対する力が、移送制御流路LF11にかかるラプラス力を超えることで、ラプラス力による流通停止が解除され、収容セルD12に流体F1が流れ込む(図6(d))。エアによる押圧を継続し、秤量セルD11に収容された流体F1を収容セルD12に移送完了すると、流体導入口11aを流体導入口封止部材14bによって封止する(図6(e))。
When the injection of the fluid F1 into the transfer control flow path LF11 and the weighing cell D11 is completed, the discharged fluid F1 is removed, and the
なお、図6(e)に示す流体導入口11aの封止を行うか否かは、任意であるが、秤量セルD11内の内部圧力によって流体F1の秤量セルD11側への逆流を防止できるため、封止部材14bによって流体導入口11aを封止することが好ましい。また、秤量された流体F1を回収する場合は、排気口13aからピペット等によって吸引することで回収できる。さらに、封止部材14aは、別体であってもよく、一体であってもよい。
Whether or not to seal the
上述したマイクロ流体チップによって、秤量した流体を簡易な機構で確実に移送することが可能となる。また、特許文献1,2に示すマイクロ流体チップのように、一部を弾性部材等で形成する必要がないため、簡易な構成でマイクロ流体チップを作成することができる。なお、特許文献3に示す流通制御は、光応答ゲルを用いているため、流路の開閉に時間を要していた。これに対して本実施の形態にかかるマイクロ流体チップは、光応答反応にかかる時間を要さずに流体の移送を行なうことができる。
The above-described microfluidic chip makes it possible to reliably transfer the weighed fluid with a simple mechanism. In addition, unlike the microfluidic chip shown in
ここで、図1に示すマイクロ流体チップ1において、秤量セルを複数設け、各秤量された流体を混合するようにしてもよい。図7は、本発明の実施の形態1の変形例3であるマイクロ流体チップ3の構成を示す模式図である。図7に示すマイクロ流体チップ3は、複数の秤量セルD14,D15,D16,D17を設け、各秤量セルを移送制御流路LF12a,LF12b,LF12c,LF12dによって、収容セルとしての混合セルM1に連結している。これにより、秤量した各流体を混合セルM1に送り込むことで秤量した流体を混合することが可能となる。なお、各秤量セルD14,D15,D16,D17は、秤量すべき体積に対応して形成されるため、形状または収容体積が異なる場合がある。
Here, in the
図6に示す流れで各秤量セルD14,D15,D16,D17に流体が収容されると、流体排出口12b〜12eを封止し、各流体導入口11b〜11eからエアを注入して、混合セルM1に送り込む。このとき、混合セルM1内の気体は、排気口13dから排出される。これにより、混合セルM1に送り込まれた各流体を混合させることができる。なお、各秤量セルD14,D15,D16,D17および排気口13dの配置は、処理が可能であれば如何なる位置でも配置可能である。
When the fluid is stored in each weighing cell D14, D15, D16, D17 in the flow shown in FIG. 6, the
さらに、混合セルを複数設けて段階的に混合させてもよい。図8は、本発明の実施の形態1の変形例4であるマイクロ流体チップ4の構成を示す模式図である。図8に示すマイクロ流体チップ4は、混合セルM2,M3が移送制御流路LF13cによって連結され、混合セルM2は、移送制御流路LF13a,LF13bを介して秤量セルD18,D19と接続し、混合セルM3は、移送制御流路LF13dを介して秤量セルD20と接続されている。また、混合セルM2,M3は、排気口13e,13fによって、内部の気体を外部に排出する。
Further, a plurality of mixing cells may be provided and mixed in stages. FIG. 8 is a schematic diagram showing a configuration of a
秤量セルD18,D19において秤量された各流体を、流体導入口11f,11gからエアによって押圧することで混合セルM2に送液して混合する。混合セルM2で混合された流体は、移送制御流路LF13cにかかるラプラス力によって流通が停止され、混合セルM2内にとどまる。また、秤量セルD20において秤量された流体を混合セルM3に送液した後、流体導入口11fおよび/または流体導入口11gから混合セルM2内の流体を混合セルM3に送液することによって、秤量された各流体を段階的に混合することができる。ここで、混合セルM3に送液する流体の順序は、混合セルM2内の流体を先に送液してもよい。
The fluids weighed in the weighing cells D18 and D19 are sent from the
なお、送液時に、各流体排出口12f〜12hを封止部材によって封止する。また、送液後に、流体導入口11f〜11hを流体導入口封止部材で封止してもよい。さらに、混合セルM2内の流体を送液する場合に、たとえば、流体導入口11fからエアを注入して押圧する場合、流体導入口11g,11hおよび流体排出口12f〜12hが、流体導入口封止部材および封止部材によって封止されていることが好ましい。
In addition, each
(実施の形態2)
つぎに、本発明の実施の形態2について説明する。図9は、本発明の実施の形態2にかかるマイクロ流体チップ5の概略構成を示す模式図であり、図10は、図9に示すマイクロ流体チップ5のB−B線断面を示す断面図である。図9,10に示すマイクロ流体チップ5は、実施の形態1と同様、光の80%以上を透過する光学的に透明な素材、例えば、耐熱ガラスを含むガラス、環状オレフィンやポリスチレン等の合成樹脂を用いて形成され、流体導入口21a、秤量セルD21および収容セルD22、移送制御流路LF21a,LF21b、液溜部C21、流体排出口22aおよび排気口23aを有し、秤量セルD21と収容セルD22とが、液溜部C21を介して移送制御流路LF21a,LF21bによって連結されている。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the
液溜部C21は、移送制御流路LF21aと移送制御流路LF21bとの間に設けられ、流体の流通方向に対して垂直方向の径が移送制御流路LF21a,LF21bと比して大きくなるように形成されている。 The liquid reservoir C21 is provided between the transfer control flow path LF21a and the transfer control flow path LF21b so that the diameter in the direction perpendicular to the fluid flow direction is larger than that of the transfer control flow paths LF21a and LF21b. Is formed.
ここで、流体F2が秤量セルD21に収容された場合について、図11を参照して説明する。図11は、図10に示す秤量セルD21に流体F2を収容した場合を示す断面図である。秤量セルD21に収容された流体F2は、毛細管現象によって、移送制御流路LF21aに流れ込むが、移送制御流路LF21aを流通した流体F2は、移送制御流路LF21aと液溜部C21との接点における拡径によって各接点でラプラス力がかかり、流体F2の流通が停止する。この流体の流通停止によって流体導入口21aから分注された流体F2が秤量セルD21および移送制御流路LF21aに充填される。
Here, the case where the fluid F2 is accommodated in the weighing cell D21 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a cross-sectional view showing a case where the fluid F2 is accommodated in the weighing cell D21 shown in FIG. The fluid F2 accommodated in the weighing cell D21 flows into the transfer control flow path LF21a by capillary action, but the fluid F2 flowing through the transfer control flow path LF21a is at the contact point between the transfer control flow path LF21a and the liquid reservoir C21. The Laplace force is applied at each contact point due to the diameter expansion, and the flow of the fluid F2 is stopped. The fluid F2 dispensed from the
なお、実施の形態1と同様、移送制御流路の底部と収容セルの底部とに高低差を設けてもよい。図12は、本発明の実施の形態2の変形例1であるマイクロ流体チップ6の構成を示す断面図である。図12に示すマイクロ流体チップ6は、移送制御流路LF21cが収容セルD23の側面部と連結し、移送制御流路LF21cの底部と収容セルD23の底部に高低差を設けてある。これにより、移送制御流路LF21cの底部方向にも拡径領域が形成されるため、一層ラプラス力の効力を確実なものとすることができる。特に、外的な力によって移送制御流路LF21aの流通停止が解除された場合でも、移送制御流路LF21cにかかるラプラス力によって流通停止できるため、秤量にかかる誤差を最小限に抑えることが可能である。また、図10,11に示すマイクロ流体チップ5と同様に、収容セルD23内の気体を排出する排気口23bを有する。
As in the first embodiment, a difference in height may be provided between the bottom of the transfer control flow path and the bottom of the accommodation cell. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a configuration of a microfluidic chip 6 that is
さらに、移送制御流路の上部が、収容セルの上部と一致するように配置されていてもよい。図13は、本発明の実施の形態2の変形例2であるマイクロ流体チップ6aの構成を示す断面図である。図13に示すマイクロ流体チップ6aは、液溜部C21と収容セルD23aとを連結させる移送制御流路LF21dが、移送制御流路LF21dの上部と収容セルD23aの上部とが一致するように配置される。移送制御流路LF21dの収容セルD23a側の端部では、移送制御流路LF21aの液溜部C21側端部にかかるラプラス力と同様の効果によって流体F2の流通を停止する。段階的な流体の流通停止および送液を行なうことが可能であるとともに、外的な力による秤量セルD21への逆流が生じた場合でも、逆流する流体F2を最小限に抑えることが可能である。なお、収容セル23aは、図12に示すマイクロ流体チップ6と同様に、収容セルD23a内の気体を排出する排気口23cを有する。
Furthermore, the upper part of the transfer control channel may be arranged so as to coincide with the upper part of the accommodation cell. FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration of a
また、液溜部の上部に気体の排出を行なう排気口を設けてもよい。図14は、本発明の実施の形態2の変形例3であるマイクロ流体チップ7の構成を示す断面図である。図14に示すマイクロ流体チップ7は、液溜部C22から上部に連通する外部排気口24aを有する。外部排気口24aによって、一層効率的にマイクロ流体チップ7内の気体を外部に排出でき、注入作業にかかる効率が向上する。なお、秤量セルD21に収容された流体を収容セルD22に移送する場合は、外部排気口24aを封止部材によって封止する。
Moreover, you may provide the exhaust port which discharges | emits gas in the upper part of a liquid reservoir part. FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration of a microfluidic chip 7 which is a third modification of the second embodiment of the present invention. The microfluidic chip 7 shown in FIG. 14 has an
特に、図15に示すように、秤量セルを隣接して設けた場合に有効である。図15は、本発明の実施の形態2の変形例4であるマイクロ流体チップ8の構成を示す断面図である。図15に示すマイクロ流体チップ8は、秤量セルD21が、移送制御流路LF21a,LF21bを介して、流体導入口25aと流体排出口26aとを有する秤量セルD24に接続されている。このとき、たとえば、秤量セルD21に流体F2が収容されている場合、流体導入口25aから秤量セルD24に流体F3を注入した際に、外部排気口24aが、秤量セルD24内の気体を外部に排出する役割を担う。
In particular, as shown in FIG. 15, it is effective when the weighing cells are provided adjacent to each other. FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration of a microfluidic chip 8 that is a fourth modification of the second embodiment of the present invention. In the microfluidic chip 8 shown in FIG. 15, a weighing cell D21 is connected to a weighing cell D24 having a
さらに、本実施の形態2の構成を、図7,8に示すマイクロ流体チップ3,4に適用することができる。図16は、本発明の実施の形態2の変形例5であるマイクロ流体チップ9の構成を示す模式図であり、図17は、本発明の実施の形態2の変形例6であるマイクロ流体チップ10の構成を示す模式図である。図16に示すマイクロ流体チップ9は、各秤量セルD25〜28が移送制御流路LF22a〜LF25a,LF22b〜LF25bを介して混合セルM4に接続されている。また、移送制御流路LF22a〜LF25a,LF22b〜LF25bの間に液溜部C23〜C26が設けられ、混合セルM4の中央部には、上部に連通する排気口23dが形成されている。なお、各秤量セルD25〜28には、流体導入口21b〜21eおよび流体排出口22b〜22eが形成され、各秤量セルD25〜28に収容される流体の秤量を行なうことができる。
Furthermore, the configuration of the second embodiment can be applied to the
図16に示すマイクロ流体チップ9の構成によって、たとえば、秤量セルD25,26に収容された流体を混合セルM4に送液した場合に、混合セルM4に収容された流体は、移送制御流路LF24b,LF25bによって流通が停止し、秤量セルD27,28に収容されている各流体は、移送制御流路LF24a,LF25aによって流通が停止しているため、液溜部C25,C26が形成する空間により混合セルM4に収容された流体と秤量セルD27,28に収容された流体とが接触しないため、一層確実な流体の混合を行なうことができる。
With the configuration of the
また、図17に示すマイクロ流体チップ10においても、液溜部C27,C28によって、混合セルM5と各秤量セルD29〜31とに収容された各流体が接触することなく、各流体の処理を行うことができる。そのため、混合セルを複数設けることなく、秤量された流体を段階的に混合することが可能となる。
Also, in the
マイクロ流体チップ10において、各秤量セルD29〜31は、流体導入口21f〜21hおよび流体排出口22f〜22hを有し、液溜部C27,C28を介して移送制御流路LF26a〜LF26c,LF27a,LF27bによって混合セルM5と連通している。また、秤量セルD29,D30において注入される流体は、移送制御流路LF26a,LF26bにかかるラプラス力によって流通が停止され、各秤量セルD29,D30に流体が充填される。
In the
ここで、液溜部C27は、外部排気口24bを有する。外部排気口24bが秤量セルD29,D30内の気体を排出することによって、秤量セルD29,D30内の排気効率が向上し、一層効率的な注入処理が可能となる。また、秤量セルD29および/または秤量セルD30に収容された流体を混合セルM5に送液する場合は、流体排出口22f,22gに加え、外部排気口24bを封止部材によって封止する。秤量セルD31も同様に、流体は流体導入口21hから注入され、送液の際に流体排出口22hを封鎖する。このとき、流体導入口21f,21g、流体排出口22f,22gおよび外部排気口24bが封止されていることが好ましい。
Here, the liquid reservoir C27 has an
なお、秤量セルD29または秤量セルD30の一方に流体が収容されていない場合、たとえば、秤量セルD29に流体を収容し、秤量セルD30に流体が収容されていない場合には、秤量セルD29に収容された流体を混合セルM5に送液する際に、収容されていない秤量セルD30の流体導入口21gおよび流体排出口22gが流体導入口封止部材によって封止されることが好ましい。さらに、混合セルM5への流体の移送は、送液を行なう秤量セルD29〜D31の流体導入口21f〜21hおよび排気口23eのみが開放されていることが好ましい。
When no fluid is stored in one of the weighing cell D29 or the weighing cell D30, for example, when the fluid is stored in the weighing cell D29, and when no fluid is stored in the weighing cell D30, the fluid is stored in the weighing cell D29. When the supplied fluid is fed to the mixing cell M5, it is preferable that the
上述した実施の形態2にかかるマイクロ流体チップによって、各セルに収容された流体が接触することなく、秤量および混合することが可能となるため、一層確実な処理を行うことが可能であり、段階的な処理にも対応できる。 Since the microfluidic chip according to the second embodiment described above can be weighed and mixed without the fluid contained in each cell coming into contact, it is possible to perform more reliable processing. It can cope with typical processing.
また、外的な力によって、たとえば、図9に示すマイクロ流体チップ5の移送制御流路LF21aにおいてラプラス力による流通静止力が解除され、液溜部C21に流体の一部が漏れた場合においても、移送制御流路LF21bにかかるラプラス力によって流通を停止させることができるため、秤量に対する影響を最小限に抑えることが可能である。
Further, for example, even when the flow resting force due to the Laplace force is released in the transfer control flow path LF21a of the
上述した実施の形態1,2において、移送制御流路の内部表面は、少なくともラプラス力が生じうる箇所が疎水性となるように形成されることが好ましい。また、移送制御流路の流路長は、秤量可能であれば如何なる流路長でもよく、流路が屈曲していてもよい。 In the first and second embodiments described above, it is preferable that the inner surface of the transfer control channel is formed so that at least a place where a Laplace force can be generated is hydrophobic. Further, the length of the flow path of the transfer control flow path may be any flow path length as long as it can be weighed, and the flow path may be bent.
以上のように、本発明にかかるマイクロ流体チップは、正確な秤量を行なう場合に有用であり、特に、微量分析における秤量・混合処理に適している。 As described above, the microfluidic chip according to the present invention is useful when performing accurate weighing, and is particularly suitable for weighing and mixing in microanalysis.
1,2,2a,3,4,5,6,6a,7,8,9,10 マイクロ流体チップ
11a〜11h,21a〜21h 流体導入口
12a〜12h,22a〜22h 流体排出口
13a〜13f,23a〜23e 排気口
14a 封止部材
14b 流体導入口封止部材
24a,24b 外部排気口
D11,D14〜D21,D24〜D31 秤量セル
D12,D13,D13a,D22,D23,D23a 収容セル
LF11,LF11a,LF11b,LF12a〜LF12d,LF13a〜LF13d,LF21a〜LF21d,LF22a〜LF27a,LF22b〜LF27b 移送制御流路
C21〜C28 液溜部
F1〜F3 流体
M1〜M5 混合セル
1, 2, 2a, 3, 4, 5, 6, 6a, 7, 8, 9, 10
Claims (8)
一端が前記秤量セルと連結し、該一端から前記秤量セル内で秤量された流体を流出可能であるとともに、該流出方向に対して逆方向に働くラプラス力によって前記流体の流出を停止させる移送制御流路と
を備えたことを特徴とするマイクロ流体チップ。 A weighing cell that has a fluid introduction port for introducing a fluid to be weighed and a fluid discharge port for discharging a surplus amount of fluid that exceeds the accommodation volume of the weighing cell;
One end is connected to the weighing cell, and a transfer control capable of flowing out the fluid weighed in the weighing cell from the one end and stopping the outflow of the fluid by a Laplace force acting in a direction opposite to the outflow direction. A microfluidic chip comprising a flow path.
前記収容セルは、該収容セル内の気体を排出する排気口を有することを特徴とする請求項1に記載のマイクロ流体チップ。 The other end of the transfer control flow path is connected to a storage cell that stores the fluid weighed by the weighing cell,
The microfluidic chip according to claim 1, wherein the storage cell has an exhaust port for discharging the gas in the storage cell.
前記移送制御流路と前記液溜部とで形成される拡径領域に生じる前記ラプラス力によって前記流体の流出を停止することを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロ流体チップ。 The transfer control channel has a liquid reservoir formed by increasing a partial cross-sectional area in the middle of the transfer control channel,
3. The microfluidic chip according to claim 1, wherein outflow of the fluid is stopped by the Laplace force generated in an enlarged diameter region formed by the transfer control flow path and the liquid reservoir.
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