JP2013003011A - Micro fluid device - Google Patents

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Yukihisa Wada
幸久 和田
Naoji Moriya
直司 森谷
Takashi Kawabe
隆志 川辺
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a micro fluid device that can save the amount of liquid to be used.SOLUTION: A micro fluid device 1 comprises: a plurality of parallel main channels A which are formed on a substrate 11; connection channels B for placing the main channels into communication with each other; and connection channel valves b for opening and closing the connection channels B. The micro device includes main channel valves a for controlling the flow of liquid in the main channels A. In the micro fluid device 1, one end of a first main channel of the plurality of the main channels A and one end of adjacent main channel communicate with each other via the connection channel B, while the other end of the first main channel and the other end of the adjacent main channel does not communicate with each other, and all of the plurality of the main channels A are connected in series via the connecting channels B.

Description

本発明は、使用すべき液量を低減することができるマイクロ流体デバイスに関する。本発明は、生化学分野で行われるSBS(Sequencing by Synthesis)を用いたDNAシーケンサでの利用が想定される。   The present invention relates to a microfluidic device that can reduce the amount of liquid to be used. The present invention is expected to be used in a DNA sequencer using SBS (Sequencing by Synthesis) performed in the biochemical field.

MEMS(Micro Electro Mechanical System;微小電子機械システム)技術を用いて形成された複数の並列流路を有するマイクロデバイスが知られている。マイクロデバイスへの送液は、並列流路それぞれにチューブをつなぎ、タンクに入った複数種類の溶液をバルブで切り替えながら行われる。並列流路はそれぞれ独立しているため、溶液は別々の流路へ送液される。
より具体的には、マイクロデバイスは、ガラスや、シリコーンその他の樹脂に形成された複数の流路それぞれにチューブをジョイント可能な構造を有している。
A micro device having a plurality of parallel flow paths formed using MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology is known. Liquid feeding to the microdevice is performed by connecting a tube to each parallel flow path and switching a plurality of types of solutions in the tank with a valve. Since the parallel flow paths are independent of each other, the solution is sent to separate flow paths.
More specifically, the microdevice has a structure in which a tube can be jointed to each of a plurality of flow paths formed in glass, silicone, or other resin.

一般的に、管中における流体の流れをコントロールするバルブには、ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バラフライバルブなどが知られている(非特許文献1)。
一方、マイクロ流体デバイスにおける流路における流体の流れをコントロールするマイクロバルブには、シリコーンラバーマイクロバルブ(非特許文献2、非特許文献3)、電磁駆動型マイクロバルブ(非特許文献4)、スライドマイクロバルブ(非特許文献5)などが知られている。
In general, a gate valve, a globe valve, a ball valve, a butterfly valve, and the like are known as valves for controlling the flow of fluid in a pipe (Non-Patent Document 1).
On the other hand, silicone rubber microvalves (Non-patent Documents 2 and 3), electromagnetically driven microvalves (Non-patent Document 4), and slide micros are used as microvalves that control the flow of fluid in the flow path of the microfluidic device. A valve (Non-Patent Document 5) is known.

“バルブの基礎知識”、[online]、株式会社キッツ、[平成23年4月21日検索]、インターネット<URL:http://www.kitz.co.jp/kiso/hajimete_03.html>“Basic knowledge of valves”, [online], KITZ Co., Ltd. [searched on April 21, 2011], Internet <URL: http://www.kitz.co.jp/kiso/hajimete_03.html> 「ジャーナル・オブ・マイクロメカニクス・アンド・マイクロエンジニアリング(Journal of Micromechanics and Microengineering)」、第10巻、2000年、p.415-420“Journal of Micromechanics and Microengineering”, Volume 10, 2000, p.415-420 島津評論、第60巻、第1・2号、2004年10月、p.91-98Review of Shimadzu, Vol.60, No.1, No.2, October 2004, p.91-98 “電磁駆動型マイクロバルブの開発”、[online]、岡山大学自然科学研究科、[平成23年4月21日検索]、インターネット<URL:http://www.act.sys.okayama-u.ac.jp/kouseigaku/research/nakahira_micro_valve_07/nakahira_micro_valve_07-j.html>“Development of electromagnetically driven microvalves” [online], Graduate School of Natural Science, Okayama University, [Search April 21, 2011], Internet <URL: http: //www.act.sys.okayama-u. ac.jp/kouseigaku/research/nakahira_micro_valve_07/nakahira_micro_valve_07-j.html> “スライドマイクロバルブ”、[online]、株式会社東芝、[平成23年4月21日検索]、インターネット<URL:http://www.toshiba.co.jp/rdc/rd/fields/06_t36.htm>“Slide Microvalve”, [online], Toshiba Corporation, [searched on April 21, 2011], Internet <URL: http://www.toshiba.co.jp/rdc/rd/fields/06_t36.htm >

それぞれの流路に異なる試薬(由来の異なるDNAや種類の異なる反応液など)を送液する場合は、流路が分かれていたほうが好ましい。一方、同じ試薬(リンス液など)を送液する場合は、流路が分かれていないほうが、液量の観点から好ましい。溶液バルブとマイクロデバイスとをつなぐチューブ内に存在する容量は送液に寄与するに過ぎず、流路の本数が多くなるほど溶液のロスが多くなるためである。   In the case where different reagents (such as different-origin DNA or different types of reaction liquids) are sent to the respective flow paths, it is preferable that the flow paths are separated. On the other hand, when the same reagent (rinse solution or the like) is fed, it is preferable from the viewpoint of the liquid amount that the flow paths are not separated. This is because the volume existing in the tube connecting the solution valve and the microdevice only contributes to liquid feeding, and the loss of the solution increases as the number of flow paths increases.

以上に鑑み、本発明は、使用すべき液体の容量を節約することができるマイクロ流体デバイスを提供することを目的とする。   In view of the above, an object of the present invention is to provide a microfluidic device that can save the volume of liquid to be used.

本発明者らは、鋭意検討の結果、並列する流路同士をショートカットする流路と、その流路を開閉するバルブとをさらに設けることによって、上記本発明の目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の発明を含む。
(1)
基板に形成された並列する複数の主流路と、
前記主流路同士を連通させる結合流路と、
前記結合流路を開閉するための結合流路バルブとを有する、マイクロ流体デバイス。
(2)
前記主流路の両端部に送排液チューブが接続している、(1)に記載のマイクロ流体デバイス。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the object of the present invention can be achieved by further providing a flow path that shortcuts the flow paths in parallel and a valve that opens and closes the flow path. The present invention has been completed.
The present invention includes the following inventions.
(1)
A plurality of parallel main flow paths formed on the substrate;
A combined flow path for communicating the main flow paths;
A microfluidic device having a coupling channel valve for opening and closing the coupling channel.
(2)
The microfluidic device according to (1), wherein a supply / discharge tube is connected to both ends of the main flow path.

(3)
前記送排液チューブが、基板上に設けられたチューブ取付板に取り付けられることによって前記主流路の両端部に接続している、(2)に記載のマイクロ流体デバイス。
(4)
前記複数の主流路のうちの一の主流路の一方の端部と、前記一の主流路の隣の主流路の一方の端部とが前記結合流路によって連通され、前記一の主流路の他方の端部と、前記隣の主流路の他方の端部とは連通されていない、(1)〜(3)のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
(3)
The microfluidic device according to (2), wherein the feeding / draining tube is connected to both ends of the main flow path by being attached to a tube mounting plate provided on a substrate.
(4)
One end of one main flow path of the plurality of main flow paths and one end of a main flow path adjacent to the one main flow path are communicated with each other by the combined flow path. The microfluidic device according to any one of (1) to (3), wherein the other end and the other end of the adjacent main channel are not communicated with each other.

(5)
前記一の主流路の一方の端部と、前記隣の主流路の反対側において前記一の主流路の隣に位置する主流路の一方の端部とは連通されておらず、前記一の主流路の他方の端部と、前記反対側の隣に位置する主流路の他方の端部とが前記結合流路によって連通されていることによって、前記複数の主流路全てが前記結合流路で直列に結合される、(4)に記載のマイクロ流体デバイス。
(5)
One end of the one main flow path and one end of the main flow path located next to the one main flow path on the opposite side of the adjacent main flow path are not communicated, and the one main flow The other end of the channel and the other end of the main channel located next to the opposite side are communicated with each other by the combined channel, so that all the plurality of main channels are connected in series with the combined channel. The microfluidic device according to (4), which is coupled to the microfluidic device.

(6)
前記結合流路が、前記送排液チューブ同士を結合するチューブである、(2)〜(5)のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
(7)
前記結合流路が、前記チューブ取付板に、前記送排液チューブとは別に取り付けられたチューブである、(3)〜(5)のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
(8)
前記結合流路が、前記チューブ取付板に形成された内部流路である、(3)〜(5)のいずれかに記載のマイクロ流体デバイス。
(9)
前記チューブ取付板に形成された内部流路の一部が上方開口とされ且つ前記結合流路バルブとしてのゲートバルブが設けられている、(8)に記載のマイクロ流体デバイス。
(6)
The microfluidic device according to any one of (2) to (5), wherein the coupling channel is a tube that couples the liquid supply / drainage tubes.
(7)
The microfluidic device according to any one of (3) to (5), wherein the coupling channel is a tube attached to the tube mounting plate separately from the liquid feeding / draining tube.
(8)
The microfluidic device according to any one of (3) to (5), wherein the coupling channel is an internal channel formed in the tube mounting plate.
(9)
The microfluidic device according to (8), wherein a part of the internal flow path formed in the tube mounting plate is opened upward and a gate valve as the coupling flow path valve is provided.

(10)
基板に形成された並列する複数の主流路Aと、前記主流路同士を連通させる結合流路Bと、前記主流路Aにおける液流をコントロールするための主流路バルブaと、前記結合流路を開閉するための結合流路バルブbと、前記主流路Aの両端部にそれぞれ接続された送液チューブ及び排液チューブとを有するマイクロ流体デバイスを用いる送液方法であって、以下の工程:
(I)送液すべき複数の主流路Aに対応する主流路バルブaを開け、
前記送液すべき複数の主流路Aに連通する結合流路Bに対応する結合流路バルブbを閉め、
前記送液チューブから送液し、且つ
前記排液チューブから排液することによって、並列液流を生じさせる工程;及び
(II)送液すべき複数の主流路Aのうち最も外側に位置する主流路AE1及びAE2それぞれの一方の端に対応する主流路バルブaE1及びaE2を開け、
より内側に位置する主流路Aに対応する主流路バルブaを閉め、
前記主流路AE1及びAE2の間に位置する結合流路Bに対応する結合流路バルブbを開け、
前記主流路AE1の一方の端部に接続された送液チューブから送液し、且つ
前記主流路AE2の一方の端部に接続された排液チューブから排液することによって、直列液流を生じさせる工程
を含む方法。
(10)
A plurality of parallel main flow paths A formed on the substrate, a combined flow path B communicating the main flow paths, a main flow path valve a for controlling the liquid flow in the main flow path A, and the combined flow paths A liquid feeding method using a microfluidic device having a coupling flow path valve b for opening and closing, and a liquid feeding tube and a drainage tube respectively connected to both ends of the main flow path A, the following steps:
(I) Open the main flow path valve a corresponding to the plurality of main flow paths A to be fed,
Closing the coupling channel valve b corresponding to the coupling channel B communicating with the plurality of main channels A to be fed,
A step of producing a parallel liquid flow by feeding from the liquid feeding tube and draining from the drainage tube; and (II) a main flow located at the outermost side among the plurality of main flow paths A to be fed. Open the main flow path valves a E1 and a E2 corresponding to one end of each of the paths A E1 and A E2 ,
Close the main flow path valve a I corresponding to the main flow path A I located on the inner side,
Open the coupling flow path valve b corresponding to the coupling flow path B located between the main flow paths A E1 and A E2 ,
By sending liquid from a liquid feeding tube connected to one end of the main flow path A E1 and draining from a drainage tube connected to one end of the main flow path A E2 , a series liquid flow A method comprising the step of generating.

(11)
前記工程(I)において送液される液体の少なくともいずれかと、前記工程(II)において送液される液体との組成が異なる、(10)に記載の方法。
(12)
核酸、ヌクレオチド及びそれらの修飾体からなる群から選ばれる物質を含む試料の送排液が行われる、(10)又は(11)に記載の方法。
(11)
The method according to (10), wherein the composition of at least one of the liquids fed in the step (I) and the liquid sent in the step (II) are different.
(12)
The method according to (10) or (11), wherein a sample containing a substance selected from the group consisting of a nucleic acid, a nucleotide and a modified form thereof is sent and discharged.

本発明によると、使用すべき液体の容量を節約することができる省液型マイクロ流体デバイスを提供することができる。
本発明によると、由来の異なるDNAや種類の異なる反応液などを用いる場合、並列流を生じさせることによって、一枚のマイクロ流体デバイス上で復数種の処理に対応できると共に、同じ種類の試薬を用いる場合、同じマイクロ流体デバイスの同じ流路を用いた直列流を生じさせることによって、使用する試薬量を節約することができる。
According to the present invention, a liquid-saving microfluidic device that can save the volume of liquid to be used can be provided.
According to the present invention, when using DNAs of different origins or different types of reaction solutions, it is possible to handle multiple types of treatment on a single microfluidic device by generating a parallel flow, and the same type of reagents. , The amount of reagent used can be saved by creating a series flow using the same flow path of the same microfluidic device.

本発明の省液型マイクロ流体デバイスの一例を模式的に示したものである。1 schematically shows an example of a liquid-saving microfluidic device of the present invention. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスの他の一例を模式的に示したものである。4 schematically shows another example of the liquid-saving microfluidic device of the present invention. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスにおける基板の断面図(i)〜(iii)及びそれらの構成部材(i’)〜(iii’)を示したものである。Sectional drawing (i)-(iii) and those structural members (i ')-(iii') of the board | substrate in the liquid-saving microfluidic device of this invention are shown. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスの外観斜視図の例を示したものである。The example of the external appearance perspective view of the liquid-saving type microfluidic device of this invention is shown. 図4におけるV-V線に沿う部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which follows the VV line in FIG. 図4におけるVI-VI線に沿う部分断面図であり、本発明の省液型マイクロ流体デバイスにおける結合流路Bの一態様を示したものである。FIG. 5 is a partial cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 4, showing one embodiment of the coupling channel B in the liquid-saving microfluidic device of the present invention. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスにおける結合流路Bの他の一態様を示したものである。4 shows another embodiment of the coupling channel B in the liquid-saving microfluidic device of the present invention. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスにおける結合流路Bのさらなる他の一態様を示したものである。6 shows still another embodiment of the coupling channel B in the liquid-saving microfluidic device of the present invention. 本発明の省液型マイクロ流体デバイスを用いた送液システムの一例のブロック図を示したものである。1 is a block diagram showing an example of a liquid feeding system using a liquid-saving microfluidic device of the present invention. FIG.

1:マイクロ流体デバイス
A:主流路
B:結合流路
a:主流路バルブ
b:結合流路バルブ
11:基板
12:開口部
13:送排液チューブ
42:チューブ取付板
43:送排液チューブ取付用貫通穴
61:結合流路チューブ取付用貫通穴
72:膜
73:弁体
1: Microfluidic device A: Main flow path B: Bonding flow path a: Main flow path valve b: Bonding flow path valve 11: Substrate 12: Opening 13: Feed / drain tube 42: Tube mounting plate 43: Feed / drain tube mounting Through hole 61: Through hole for mounting a coupling flow path tube 72: Membrane 73: Valve body

[1.省液型マイクロ流体デバイスの構成]
図1は、本発明の省液型マイクロ流体デバイスの一例を模式的に示したものである。
マイクロ流体デバイス1は、並列する複数の主流路Aと、主流路同士を連通させる結合流路Bとを有する。少なくとも主流路Aは、基板11内部に形成されたものであり、主流路Aの両端部は、それぞれ、基板11上表面に開口された開口部12に通じている。
[1. Configuration of liquid-saving microfluidic device]
FIG. 1 schematically shows an example of a liquid-saving microfluidic device of the present invention.
The microfluidic device 1 has a plurality of parallel main flow paths A and a combined flow path B that connects the main flow paths. At least the main flow path A is formed inside the substrate 11, and both end portions of the main flow path A communicate with the opening portions 12 opened on the upper surface of the substrate 11.

主流路A同士を連通させる結合流路Bには、結合流路Bを開閉するための結合流路バルブbが設けられている。結合流路B及び結合流路バルブbは、同一のマイクロ流体デバイス1において、並列流と直列流との両方の液流を生じさせることを可能にする。具体的には、結合流路バルブbを閉めた場合、並列する複数の主流路Aは互いに連通することがなく(並列流)、結合流路バルブbを開けた場合、並列する複数の主流路Aが結合流路Bを介して連通することができる(直列流)。すなわち、結合流路Bは、上記両方の液流を生じさせることが可能となるように、主流路A同士を結合する。
ここで、図1において、矢印は液流の方向を示す。従って、図1の向かって右側を送液側、左側を排液側と記載する場合がある。
A coupling channel B that opens and closes the coupling channel B is provided in the coupling channel B that communicates the main channels A with each other. The combined flow path B and the combined flow path valve b make it possible to generate both parallel flow and serial flow in the same microfluidic device 1. Specifically, when the combined flow path valve b is closed, the plurality of parallel main flow paths A do not communicate with each other (parallel flow), and when the combined flow path valve b is opened, the plurality of parallel main flow paths A A can communicate through the coupling channel B (series flow). That is, the combined flow path B connects the main flow paths A so that both the liquid flows can be generated.
Here, in FIG. 1, an arrow indicates the direction of the liquid flow. Therefore, the right side in FIG. 1 may be described as the liquid feeding side, and the left side as the draining side.

具体的には、図1に示すように、結合流路Bは、複数の主流路Aのうちの一の主流路における一方(例えば送液側)の端部と、その一の主流路の隣に位置する主流路における同じ側の一方(送液側)の端部とを連通させる。一方、一の主流路の他方(排液側)における端部と、その一の主流路の隣に位置する主流路における他方(排液側)の端部とは連通されていない。また、一の主流路における一方(送液側)の端部と、前述の隣に位置する主流路とは反対側の隣に位置する主流路における同じ側の一方(送液側)の端部とは、連通されていない。一方、一の主流路の他方(排液側)の端部と、前記の反対側の隣に位置する主流路における他方(排液側)の端部とが、結合流路Bによって連通されている。このように、結合流路Bによって、主流路の一方の末端部と他方の末端部とが互い違いに、隣りあう主流路の末端部と(好ましくは最短距離で)結ばれる。   Specifically, as shown in FIG. 1, the coupling flow path B includes one end of one main flow path A among the plurality of main flow paths A (for example, the liquid feeding side) and the adjacent one main flow path. The end of one side (liquid feeding side) of the same side in the main flow path located in is connected. On the other hand, the end of one main channel on the other (drainage side) and the other (drainage) end of the main channel located next to the one main channel are not in communication. Also, one end (liquid feeding side) of one main flow path and one end (liquid feeding side) of the same side of the main flow path located next to the opposite side of the main flow path located next to the main flow path. Is not communicated with. On the other hand, the other (drainage side) end of one main channel and the other (drainage) end of the main channel located next to the opposite side are connected by a coupling channel B. Yes. In this way, one end of the main channel and the other end of the main channel are alternately connected to the end of the adjacent main channel (preferably at the shortest distance) by the coupling channel B.

図2に、本発明のマイクロ流体デバイスの変形例を示す。結合流路Bは、図1に示すように主流路Aの末端に結合していてもよいし、図2に示すように、主流路Aの末端からやや離れた箇所に結合していてもよい。   FIG. 2 shows a modification of the microfluidic device of the present invention. The coupling channel B may be coupled to the end of the main channel A as shown in FIG. 1, or may be coupled to a location slightly away from the end of the main channel A as shown in FIG. .

また、主流路Aにおける液流は、主流路バルブaによってコントロールされる。主流路Aの両端部に送排液チューブ13が接続される。主流路Aの送液側の端部には送液チューブが、排液側の端部には排液チューブが接続される。なお、本発明においては、送液チューブと排液チューブとを総称して送排液チューブと記載し、特に、送液用又は排液用であることをいう場合には、それぞれ、送液チューブ又は排液チューブと記載することがある。   The liquid flow in the main flow path A is controlled by the main flow path valve a. The feed / drain tube 13 is connected to both ends of the main flow path A. A liquid supply tube is connected to an end of the main channel A on the liquid supply side, and a liquid discharge tube is connected to an end of the liquid discharge side. In the present invention, the liquid feeding tube and the draining tube are collectively referred to as a feeding / draining tube, and in particular, when referring to liquid feeding or draining, respectively, the liquid feeding tube Or it may be described as a drainage tube.

より具体的には、主流路Aに通じる開口部12に、送液又は排液するための送排液チューブ13が接続される。従って、主流路バルブaは、図1に示すように、送排液チューブ13に設けられることができる。好ましくは、送排液チューブ13における、主流路Aにできるだけ近い場所に設けられる。このような場合、主流路バルブaが送排液チューブ13を開閉することによって、主流路Aにおける液流がコントロールされることができる。
また、主流路バルブaは、図2に示すように、主流路Aに設けられることもできる。好ましくは、主流路Aの両端部に設けられる。このような場合、主流路バルブaが主流路Aを直接開閉することによって、主流路Aにおける液流がコントロールされることができる。また、図2において、主流路バルブaは結合流路Bよりも送排液チューブ13側に設けられることができるが、反対側に設けられていてもよい。
More specifically, a liquid supply / drainage tube 13 for liquid supply or liquid discharge is connected to the opening 12 leading to the main flow path A. Therefore, the main flow path valve a can be provided in the feed / drain tube 13 as shown in FIG. Preferably, it is provided at a place as close as possible to the main flow path A in the feed / drain tube 13. In such a case, the liquid flow in the main flow path A can be controlled by the main flow path valve a opening and closing the feed / drain tube 13.
Moreover, the main flow path valve a can also be provided in the main flow path A, as shown in FIG. Preferably, it is provided at both ends of the main channel A. In such a case, the liquid flow in the main flow path A can be controlled by the main flow path valve a directly opening and closing the main flow path A. In FIG. 2, the main flow path valve a can be provided closer to the feed / drain tube 13 than the combined flow path B, but may be provided on the opposite side.

図3(i)〜(iii)に、基板11の断面図の例を示す。これら図に示すように、基板11には、内部に少なくとも主流路Aが形成されており、主流路Aの両端部に通じる開口部12が上表面に開口している。基板11は、図3(i’)〜(iii’)に示すように、一対の板状部材31及び32から構成されうる。一対の板状部材のうちの少なくとも一方の表面に、並列する複数の主流路溝が形成されている。例えば、図3(i’)においては、板状部材31に主流路溝33が形成されている。図3(ii’)においては、板状部材32に主流路溝33が形成されている。さらに、図3(iii’)においては、板状部材31及び32の両方に主流路溝33が形成されている。   3 (i) to 3 (iii) show examples of cross-sectional views of the substrate 11. FIG. As shown in these figures, at least a main flow path A is formed inside the substrate 11, and openings 12 communicating with both ends of the main flow path A are opened on the upper surface. The substrate 11 can be composed of a pair of plate-like members 31 and 32 as shown in FIGS. A plurality of parallel main flow channel grooves are formed on at least one surface of the pair of plate-like members. For example, in FIG. 3 (i ′), the main channel groove 33 is formed in the plate-like member 31. In FIG. 3 (ii ′), the main channel groove 33 is formed in the plate-like member 32. Further, in FIG. 3 (iii ′), the main channel groove 33 is formed in both the plate-like members 31 and 32.

さらに、板状部材32に貫通穴34が形成されている。
板状部材31及び32は、主流路溝33が内側となるように張り合わされ、基板11を構成する。基板11を構成することにより、主流路溝33は主流路Aをなす。また、貫通穴34の開口端は、基板11における開口部12をなす。
Further, a through hole 34 is formed in the plate-like member 32.
The plate-like members 31 and 32 are bonded together so that the main flow path groove 33 is on the inner side, and constitute the substrate 11. The main flow path groove 33 forms the main flow path A by configuring the substrate 11. The open end of the through hole 34 forms the opening 12 in the substrate 11.

図4に、本発明のマイクロ流体デバイスの外観斜視図の一例を示す。なお、主流路バルブa及び結合流路バルブbは図示省略している。図4の例においては、主流路Aが形成された基板11が、固定台41に固定され、基板11における開口部12付近を覆うように、基板11上にチューブ取付板42が設けられている。チューブ取付板42は、結合流路Bを有する。
図5に、図4における主流路方向のV-V線に沿う部分断面図を示す。チューブ取付板42には、開口部12に通じる貫通穴43が形成されており、貫通穴43に、少なくとも送排液チューブ13が取り付けられている。送排液チューブ13と開口部12とのジョイント部には、液漏れ防止用部材44として、例えば可撓性又は弾性を有するゴムなど素材からなる部材を設けることができる。
FIG. 4 shows an example of an external perspective view of the microfluidic device of the present invention. The main flow path valve a and the coupling flow path valve b are not shown. In the example of FIG. 4, a tube mounting plate 42 is provided on the substrate 11 so that the substrate 11 on which the main flow path A is formed is fixed to the fixing base 41 and covers the vicinity of the opening 12 in the substrate 11. . The tube mounting plate 42 has a coupling flow path B.
FIG. 5 shows a partial cross-sectional view along the VV line in the main flow path direction in FIG. A through-hole 43 that communicates with the opening 12 is formed in the tube attachment plate 42, and at least the feed / drain tube 13 is attached to the through-hole 43. A member made of a material such as rubber having flexibility or elasticity, for example, can be provided as a member 44 for preventing liquid leakage at the joint portion between the feed / drain tube 13 and the opening 12.

図6〜8に、本発明のマイクロ流体デバイスの結合流路Bのより具体的な態様を示す。図6は、図4における主流路方向と垂直方向のVI-VI線に沿う部分断面図を示す。図7及び図8は、図6の変形態様である。なお、図6〜8においては、固定台41を図示省略している。   6 to 8 show more specific embodiments of the coupling channel B of the microfluidic device of the present invention. FIG. 6 is a partial cross-sectional view taken along line VI-VI in the direction perpendicular to the main flow path direction in FIG. 7 and 8 are variations of FIG. 6 to 8, the fixed base 41 is not shown.

図6及び図7の態様においては、結合流路Bがチューブによって構成されている。図6及び図7においては、主流路バルブa及び結合流路バルブbを図示省略している。
図6においては、チューブ取付板42に形成された貫通穴43に取り付けられた送排液チューブ13同士を結合流路Bとしてのチューブで接続している。すなわち、貫通穴43に接続されているチューブが分岐しており、それぞれの分岐が送排液チューブ13及び結合流路チューブBをなす。
図7においては、チューブ取付板42に、送排液チューブ13とは別に結合流路Bとしてのチューブが取り付けられている。すなわち、チューブ取付板42に、チューブ取付板42の上表面側で分岐する貫通穴が形成されており、一方の分岐が送排液チューブ接続用の貫通穴43をなし、他方の分岐が結合流路Bチューブ接続用の貫通穴61をなしている。貫通穴43には送排液チューブ13が接続され、貫通穴61には結合流路チューブBが接続される。
6 and 7, the coupling flow path B is constituted by a tube. 6 and 7, the main flow path valve a and the combined flow path valve b are not shown.
In FIG. 6, the liquid supply / drainage tubes 13 attached to the through holes 43 formed in the tube attachment plate 42 are connected by a tube as the coupling flow path B. That is, the tubes connected to the through holes 43 are branched, and the respective branches form the liquid discharge tube 13 and the combined flow channel tube B.
In FIG. 7, a tube as a coupling flow path B is attached to the tube attachment plate 42 separately from the feed / drain tube 13. That is, the tube mounting plate 42 is formed with a through-hole that branches off on the upper surface side of the tube mounting plate 42, one branch forms a through-hole 43 for connecting a liquid discharge tube, and the other branch is a combined flow. A through hole 61 for connecting the path B tube is formed. The feed / drain tube 13 is connected to the through hole 43, and the coupling channel tube B is connected to the through hole 61.

図8(i)は、結合流路Bが、チューブ取付板42に形成された内部流路である態様を示す。図8(i)においては、主流路バルブaを図示省略し、結合流路バルブbとして、ゲートバルブタイプのもの(開放状態)を例示している。チューブ取付板42に形成された貫通穴43に、送排液チューブが接続されている。また、チューブ取付板42内部には、2つの貫通穴43に連通する溝が内部流路として形成されており、この内部流路が結合流路Bをなす。結合流路Bは、少なくともその一部が、チューブ取付板42上表面に上方開口することにより開口部71をなす。開口部71は、可撓性を有する膜72によって完全に覆われている。膜72は、結合流路B内の液体が漏れないように開口部71を密閉している。膜72上には、弁体73が備えられている。
図8(ii)は、図8(i)におけるゲートバルブが閉鎖状態となった態様を示したものである。図8(ii)に示すように、弁体73は、鉛直方向に移動するように開口部71を通って押し下げられ、弁体73の下面が結合流路Bの底に接触する。これによって、結合流路B内の液流が遮断される。
FIG. 8 (i) shows a mode in which the coupling channel B is an internal channel formed in the tube mounting plate 42. In FIG. 8 (i), the main flow path valve a is not shown, and the coupling flow path valve b is exemplified as a gate valve type (open state). A feed / drain tube is connected to a through hole 43 formed in the tube mounting plate 42. In addition, a groove communicating with the two through holes 43 is formed as an internal flow path inside the tube mounting plate 42, and this internal flow path forms a combined flow path B. At least a part of the coupling channel B opens upward on the upper surface of the tube mounting plate 42 to form an opening 71. The opening 71 is completely covered with a flexible film 72. The membrane 72 seals the opening 71 so that the liquid in the coupling channel B does not leak. A valve body 73 is provided on the membrane 72.
FIG. 8 (ii) shows a state in which the gate valve in FIG. 8 (i) is in a closed state. As shown in FIG. 8 (ii), the valve body 73 is pushed down through the opening 71 so as to move in the vertical direction, and the lower surface of the valve body 73 comes into contact with the bottom of the coupling channel B. As a result, the liquid flow in the coupling channel B is blocked.

上述では、一例としてゲートバルブタイプのものを挙げたが、バルブの種類として特に限定されるものではない。バルブの他の例としては、例えば、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブが挙げられる。これらは、本発明のマイクロ流体デバイスの大きさに適合するように当業者によって適宜小型化されて用いられる。バルブの他の例としては、シリコーンラバーマイクロバルブ、電磁駆動型マイクロバルブ、スライドマイクロバルブなどのマイクロバルブとして知られているものも挙げられる。
また、可撓性を有するチューブに備えられるバルブの場合、チューブをつまむことによって液流を止めることができるようなより単純な機能を有するものであってもよい。
In the above description, the gate valve type is given as an example, but the type of the valve is not particularly limited. Other examples of the valve include a globe valve, a ball valve, and a butterfly valve. These are appropriately reduced in size and used by those skilled in the art to match the size of the microfluidic device of the present invention. Other examples of valves include those known as microvalves such as silicone rubber microvalves, electromagnetically driven microvalves, and slide microvalves.
Further, in the case of a valve provided in a flexible tube, it may have a simpler function that can stop the liquid flow by pinching the tube.

なお、バルブは、三方弁によって体現されてもよい。この場合、三方弁は、流路の分岐点に設けられ、1個の主流路バルブaと1個の結合流路バルブbとが1個の三方弁によって機能させられる。
上に挙げたバルブの特性は、当業者によって知られている。このため、当業者は、バルブの特性を考慮したうえで、流路の態様に応じてバルブの種類を選択し、あるいは、バルブの種類に応じて流路のパターニングを選択することにより、さまざまなバルブを本発明のマイクロ流体デバイスに組み込むことができる。
The valve may be embodied by a three-way valve. In this case, the three-way valve is provided at the branch point of the flow path, and one main flow path valve a and one combined flow path valve b are caused to function by one three-way valve.
The characteristics of the valves listed above are known by those skilled in the art. For this reason, in consideration of the characteristics of the valve, those skilled in the art can select various types of valves according to the mode of the flow path, or by selecting patterning of the flow path according to the type of valve. Valves can be incorporated into the microfluidic devices of the present invention.

[2.マイクロ流体デバイス構成部分の材質及びサイズ]
基板の材質は、送排液すべき液体によって不所望な影響を受けないものであればよい。TIRF(Total Internal Reflection Fluorescence)観察を行う観点からは、透過性の高い素材であることが好ましい。具体的には、ガラスや、ポリジメチルシロキサンなどの2液性シリコーンなどが挙げられる。
基板は、例えば図3の板状部材31及び32からなるものが挙げられるが、これら板状部材31及び32は、互いに同じ材質からなっていてもよいし、異なる材質からなっていてもよい。
[2. Material and size of microfluidic device components]
The substrate material may be any material that is not undesirably affected by the liquid to be sent and discharged. From the viewpoint of TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) observation, a material having high transparency is preferable. Specific examples include glass and two-part silicone such as polydimethylsiloxane.
Examples of the substrate include those made of the plate-like members 31 and 32 of FIG. 3, but these plate-like members 31 and 32 may be made of the same material or different materials.

チューブの材質としても、送排液すべき液体によって不所望な影響を受けないものであればよい。例えば、シリコーン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂(PEEK樹脂)、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(ABS樹脂)などの可撓性を有する素材が好ましく挙げられる。   The material of the tube may be any material as long as it is not undesirably affected by the liquid to be sent and discharged. For example, a flexible material such as silicone resin, polyether ether ketone resin (PEEK resin), polypropylene resin, polyethylene resin, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer resin (ABS resin) is preferably exemplified.

主流路A及び結合流路Bの総容量(但し送排液チューブ容量を含まない)は、例えば、0.1025mm〜657mmでありうる。なお、主流路Aの本数は2本以上であれば特に限定されるものではないが、例えば2〜20本でありうる。
主流路Aは、例えば、巾1mm〜3mm、深さ5μm〜100μm、長さ10mm〜100mmでありうる。
結合流路Bは、結合流路Bが溝として形成されているものである場合は、例えば、巾0.5mm〜3mm、深さ5μm〜100μm、長さ1mm〜10mmでありうる。結合流路Bがチューブである場合は、例えば、φ75μm〜φ1mm、長さ1.5mm〜20mmでありうる。
少なくとも主流路Aが形成される基板の大きさは、例えば、縦15mm〜120mm、横12mm〜120mm、厚さ0.5mm〜5mmでありうる。
マイクロ流体デバイスがチューブ取付板を有する場合は、チューブ取付板の大きさは、例えば、縦15mm〜120mm、横12mm〜120mm、厚さ0.8mm〜2mmでありうる。
送排液チューブは、例えば、φ0.2mm〜φ1mm、長さ100mm〜5mmでありうる。
The total capacity of the main flow path A and the combined flow path B (not including the capacity of the feed / drain tube) can be, for example, 0.1025 mm 3 to 657 mm 3 . The number of main flow paths A is not particularly limited as long as it is 2 or more, but may be 2 to 20, for example.
The main channel A can be, for example, a width of 1 mm to 3 mm, a depth of 5 μm to 100 μm, and a length of 10 mm to 100 mm.
When the combined flow path B is formed as a groove, the combined flow path B may be, for example, 0.5 mm to 3 mm wide, 5 μm to 100 μm deep, and 1 mm to 10 mm long. When the coupling channel B is a tube, it can be, for example, φ75 μm to φ1 mm and a length of 1.5 mm to 20 mm.
The size of the substrate on which at least the main channel A is formed can be, for example, 15 mm to 120 mm long, 12 mm to 120 mm wide, and 0.5 mm to 5 mm thick.
When the microfluidic device has a tube mounting plate, the size of the tube mounting plate can be, for example, 15 mm to 120 mm in length, 12 mm to 120 mm in width, and 0.8 mm to 2 mm in thickness.
The feed / drain tube may be, for example, φ0.2 mm to φ1 mm and a length of 100 mm to 5 mm.

[3.流路作成法]
本発明のマイクロ流体デバイスの流路は、作成すべき流路配置(例えば図1や図2に記載の流路配置)に基づいて、当業者によって適宜流路パターニングされることによって作成される。具体的には、MEMS(Micro Electro Mechanical System;微小電子機械システム)技術が用いられうる。
流路作成法の一例を、図3(i)の基板を用いた場合を挙げて説明する。図3(i’)に示すように、1mm厚程度のホウ珪酸ガラス(又はポリジメチルシロキサンなどの2液性シリコーン)からなる板状部材31に、主流路溝33をエッチングなどによってパターニングする。一方、0.15mm厚程度の同素材の板状部材32に、主流路溝33の末端部に対応する位置にサンドブラスターなどによって貫通穴34を開ける。その後、板状部材31及び32を、主流路溝33が内側となるように張り合わせ、融着させる。
[3. Flow path creation method]
The flow path of the microfluidic device of the present invention is created by appropriately performing flow path patterning by those skilled in the art based on the flow path layout to be created (for example, the flow path layout described in FIGS. 1 and 2). Specifically, MEMS (Micro Electro Mechanical System) technology can be used.
An example of the flow path creation method will be described with reference to the case of using the substrate of FIG. As shown in FIG. 3 (i ′), the main channel groove 33 is patterned by etching or the like in a plate-like member 31 made of borosilicate glass (or two-part silicone such as polydimethylsiloxane) having a thickness of about 1 mm. On the other hand, a through-hole 34 is formed in a plate member 32 of the same material having a thickness of about 0.15 mm by a sand blaster or the like at a position corresponding to the end portion of the main flow channel groove 33. Thereafter, the plate-like members 31 and 32 are bonded and fused so that the main flow channel 33 is on the inner side.

[4.送液方法]
本発明の送液方法においては、並列流を生じさせる工程(I)と、直列流を生じさせる工程(II)とが、同一のマイクロ流体デバイスにおいて行われる。工程(I)及び工程(II)の順番は問わない。
本発明の送液方法におけるマイクロ流体デバイス内の液体流について、図1及び図2を参照して説明する。本発明の送液方法においては、マイクロ流体デバイスにおける複数の主流路Aに液体が送られる。マイクロ流体デバイスに存在している全ての主流路Aを送液すべき対象としてもよいし、一部の複数の主流路A(通常、それらの主流路Aは隣り合っている)を送液すべき対象としてもよい。
以下の説明において、送液すべき複数の主流路Aは、図1及び図2において示されている全ての主流路とする。また、図1及び図2において示される矢印は、液体の流れの方向を表す。
[4. Delivery method]
In the liquid feeding method of the present invention, the step (I) for generating a parallel flow and the step (II) for generating a serial flow are performed in the same microfluidic device. The order of process (I) and process (II) is not ask | required.
The liquid flow in the microfluidic device in the liquid feeding method of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the liquid feeding method of the present invention, the liquid is sent to the plurality of main flow paths A in the microfluidic device. All the main flow paths A existing in the microfluidic device may be targets to be sent, or some of the main flow paths A (usually, the main flow paths A are adjacent to each other) are sent. It may be a target.
In the following description, the plurality of main flow paths A to be fed are all the main flow paths shown in FIGS. 1 and 2. Moreover, the arrow shown in FIG.1 and FIG.2 represents the direction of the flow of a liquid.

並列流工程(I)においては、図1(I)及び図2(I)に示すように、送液すべき主流路Aに対応する主流路バルブaを開け、送液すべき主流路Aに連通する結合流路Bに対応する結合流路バルブbを閉める。なお、各流路に対応するバルブとは、各流路への液体の流通をコントロールするバルブをいう。従って、流路に直接設けられているバルブの場合は、その流路を開閉するバルブをいい、流路に接続しているチューブに設けられているバルブの場合は、そのチューブを開閉するバルブをいう。   In the parallel flow step (I), as shown in FIGS. 1 (I) and 2 (I), the main flow path valve a corresponding to the main flow path A to be fed is opened, and the main flow path A to be fed The coupling channel valve b corresponding to the coupling channel B that communicates is closed. In addition, the valve corresponding to each flow path refers to a valve that controls the flow of liquid to each flow path. Therefore, in the case of a valve provided directly in the flow path, it refers to a valve that opens and closes the flow path, and in the case of a valve provided in a tube connected to the flow path, a valve that opens and closes the tube. Say.

上記のようにバルブ開閉を行うことによって、並列する複数の主流路Aは互いに連通せず、それぞれが独立した状態となる。この状態で、主流路Aの両端にそれぞれ連通(接続)している送液チューブから送液し、排液チューブから排液を行うことによって、並列液流を生じさせることができる。   By opening and closing the valve as described above, the plurality of main flow paths A arranged in parallel do not communicate with each other and are in an independent state. In this state, a parallel liquid flow can be generated by supplying liquid from the liquid supply tubes communicating (connected) to both ends of the main flow path A and discharging the liquid from the drain tube.

以下の説明において、送液すべき主流路Aのうち最も外側に位置する主流路をそれぞれAE1及びAE2と記載し、それらより内側に位置する主流路をAと記載する。また、主流路AE1及びAE2に対応する主流路バルブをそれぞれaE1及びaE2と記載し、主流路Aに対応する主流路バルブをaと記載する。
直列流工程(II)においては、図1(II)及び図2(II)に示すように、送液すべき主流路のうち、両端に位置する主流路AE1及びAE2それぞれの一方の端に対応する主流路バルブaE1及びaE2を開ける。より具体的には、主流路AE1及びAE2のうち一方の主流路(例えばAE1)においては送液側の主流路バルブaE1を開け、他方の主流路(例えばAE2)においては排液側のバルブを開ける。より内側に位置する主流路Aに対応する主流路バルブaは閉める。また、主流路AE1及びAE2の間に位置する結合流路Bに対応する結合流路バルブbは開ける。
上記のようにバルブ開閉を行うことによって、送液すべき複数の主流路Aは結合流路Bを介して連通する。この状態で、主流路AE1の一方(送液側)の端部に連通する送液チューブから送液し、主流路AE2の一方(排液側)の端部に連通する排液チューブから排液することによって、直列液流を生じさせることができる。
In the following description, the main flow path for the outermost of the main flow path A to be feeding described as A E1 and A E2, respectively, the main channel which is located inside the them to as A I. Further, it described as a E1 and a E2 main channel valves corresponding to the main channel A E1 and A E2, respectively, the main channel valves corresponding to the main channel A I to as a I.
In the serial flow step (II), as shown in FIGS. 1 (II) and 2 (II), one end of each of the main flow paths A E1 and A E2 located at both ends of the main flow paths to be sent. open the main flow path valve a E1 and a E2 corresponds to. More specifically, the main flow path valve a E1 on the liquid supply side is opened in one main flow path (for example, A E1 ) of the main flow paths A E1 and A E2 , and the discharge is performed in the other main flow path (for example, A E2 ). Open the liquid side valve. More main channel valves a I corresponding to the main channel A I located inside the closed. Further, the coupling flow path valve b corresponding to the coupling flow path B located between the main flow paths A E1 and A E2 is opened.
By opening and closing the valve as described above, the plurality of main flow paths A to be fed communicate with each other via the coupling flow path B. In this state, was fed from a liquid supply tube communicating with the end of one (feeding side) of the main flow path A E1, from the discharge tube which communicates with the end of one (drainage side) of the main flow path A E2 By draining, a series liquid flow can be generated.

なお、並列流と直列流との切り替えに必要な主流路バルブa及び結合バルブbの開閉については、主流路バルブaの開閉操作と結合バルブbの開閉操作とを別々に行ってもよいし、それらの開閉操作を同期させることによって制御してもよい。   As for the opening and closing of the main flow path valve a and the coupling valve b necessary for switching between the parallel flow and the series flow, the opening and closing operation of the main flow path valve a and the opening and closing operation of the coupling valve b may be performed separately. You may control by synchronizing those opening / closing operations.

[5.送液システム]
図9に、本発明のマイクロ流体デバイスを用いたシステムの一例の構成をブロック図で示す。図9の送液システムにおいては、試薬タンクからマイクロ流体デバイスへ送液され、マイクロ流体デバイスから廃液タンクへ排液される。直列流路及び並列流路の切り替えは、バルブ切替装置によって行われる。バルブ切替装置としては、採用されているバルブの種類に応じて、バルブを開閉させることができる手段が当業者によって適宜選択される。所定の液体に供されたマイクロ流体デバイスの流路の状態は、マイクロ流体デバイス観察装置によって観察される。マイクロ流体デバイス観察装置としては、例えばTIRF装置などが挙げられる。試薬タンクは、一枚のマイクロ流体デバイスに対して通常複数存在する。それら試薬タンクは、複数チャンネルを有する送液切替バルブを介してチューブによってマイクロ流体デバイスに接続することができる。
[5. Liquid feeding system]
FIG. 9 is a block diagram showing a configuration of an example of a system using the microfluidic device of the present invention. In the liquid feeding system of FIG. 9, liquid is fed from the reagent tank to the microfluidic device, and discharged from the microfluidic device to the waste liquid tank. Switching between the serial flow path and the parallel flow path is performed by a valve switching device. As the valve switching device, means capable of opening and closing the valve is appropriately selected by those skilled in the art depending on the type of the valve employed. The state of the flow path of the microfluidic device supplied to the predetermined liquid is observed by the microfluidic device observation apparatus. Examples of the microfluidic device observation apparatus include a TIRF apparatus. There are usually a plurality of reagent tanks for one microfluidic device. These reagent tanks can be connected to the microfluidic device by a tube via a liquid transfer switching valve having a plurality of channels.

本発明のマイクロ流体デバイスは、さまざまな物質を含む液体の送排液を行うことができ、従来のマイクロ流体デバイスに適用されてきたどのような液体に用いてもよい。従って、本発明のマイクロ流体デバイスに送排液される液体に含まれる物質としては、化学物質及び生体物質を問わない。生体物質としては、タンパク質(ペプチド含む)、アミノ酸、核酸(オリゴヌクレオチド含む)、ヌクレオチド、脂質及びそれらの複合物を問わない。また、それら生体物質に化学的、生化学的、あるいは遺伝子工学的に人為的変更(例えば、修飾、変異など)を加えたものであってもよい。   The microfluidic device of the present invention is capable of delivering and discharging liquids containing various substances, and may be used for any liquid that has been applied to conventional microfluidic devices. Therefore, the substance contained in the liquid sent and discharged to the microfluidic device of the present invention may be a chemical substance or a biological substance. Biological substances may be proteins (including peptides), amino acids, nucleic acids (including oligonucleotides), nucleotides, lipids, and composites thereof. Moreover, chemical, biochemical, or genetic engineering artificial alterations (for example, modification, mutation, etc.) may be added to these biological materials.

本発明においては、核酸、ヌクレオチド及びそれらの修飾体(特に蛍光ラベル化体など)からなる群から選ばれる物質を含む試料の送排液が好ましく行われる場合がある。このような態様は、例えば、TIRF装置とマイクロ流体デバイスとを組み合わせた送液システムの例の一つであるDNAシーケンサにおいて体現される。このDNAシーケンサによると、SBS(Sequencing by Synthesis)法などを行うことができる。   In the present invention, there is a case where a sample delivery liquid containing a substance selected from the group consisting of nucleic acids, nucleotides, and modified products thereof (particularly fluorescently labeled products) is preferably performed. Such an embodiment is embodied in a DNA sequencer that is one example of a liquid delivery system that combines a TIRF apparatus and a microfluidic device. According to this DNA sequencer, an SBS (Sequencing by Synthesis) method or the like can be performed.

[6.使用例]
本発明のマイクロ流体デバイスの使用方法の例を以下に挙げる。以下の使用方法は、上述の図9の構成を有するDNAシーケンサによって行われうる。
並列流を利用する工程においては、以下の(1)〜(4)の工程を行うことができる。
(1)試薬タンクから蛍光標識された鋳型DNAを送液することにより、流路上へ蛍光標識された鋳型DNAを固定する
(2)マイクロ流体デバイス観察装置によって、鋳型DNAの固定位置を測定する
(3)試薬タンクから所定の試薬を送液することによって、鋳型DNAの標識物質を解離させる
(4)試薬タンクからリンス液を送液することによって、解離した標識物質をリンスする
[6. Example of use]
Examples of methods for using the microfluidic device of the present invention are given below. The following method of use can be performed by the DNA sequencer having the configuration shown in FIG.
In the process using the parallel flow, the following processes (1) to (4) can be performed.
(1) The fluorescently labeled template DNA is sent from the reagent tank to fix the fluorescently labeled template DNA onto the flow path. (2) The template DNA fixing position is measured by the microfluidic device observation apparatus ( 3) Dissociate the labeled substance of the template DNA by sending a predetermined reagent from the reagent tank. (4) Rinse the dissociated labeled substance by sending the rinse solution from the reagent tank.

直列流を利用する工程においては、以下の(5)〜(8)の工程を行うことができる。
(5)試薬タンクから、4種類の塩基にそれぞれ異なる蛍光をラベルし且つターミネータを付加したヌクレオチドアナログと、ポリメラーゼとを含む核酸反応混合液を送液することによって、鋳型DNAにおいて伸長反応を行う
(6)試薬タンクから、所定の試薬を送液することによって、伸長したヌクレオチドアナログにおける蛍光ラベル及びターミネータを解離する
(7)試薬タンクからリンス液を送液することによって、解離した蛍光ラベル及びターミネータをリンスする
(8)上記(5)〜(7)の工程を繰り返す
In the process using the serial flow, the following processes (5) to (8) can be performed.
(5) An extension reaction is carried out on the template DNA by sending a nucleic acid reaction mixture containing a nucleotide analog in which different fluorescence is labeled on each of four types of bases and a terminator is added from a reagent tank and a polymerase ( 6) Dissociate the fluorescent label and terminator in the extended nucleotide analog by sending a predetermined reagent from the reagent tank. (7) Send the rinse liquid from the reagent tank to remove the dissociated fluorescent label and terminator. Rinse (8) Repeat steps (5) to (7) above

[7.省液効果]
主流路Aの本数をn、主流路A一本あたりの容量をV、結合流路B一本あたりの容量をV、送液チューブ及び排液チューブ一対あたりの容量をVとすると、並列流と直列流とを生じさせた場合のデバイス中の液体総容量は、以下の通りとなる。
並列時の総容量:n×(V+V
直列時の総容量:V+n×V+(n−1)×V
[7. Liquid-saving effect]
Assuming that the number of main flow paths A is n, the capacity per main flow path A is V A , the capacity per combined flow path B is V B , and the capacity per pair of liquid feeding tube and drainage tube is V t , The total liquid volume in the device when the parallel flow and the series flow are generated is as follows.
Total capacity in parallel: nx (V A + V t )
Total capacity in series: V t + n × V A + (n−1) × V B

具体的に、代表的な流路サイズ等を挙げると以下のとおりである。
試薬タンクからマイクロ流体デバイスまでの送排液チューブのサイズと容量:
内径φ0.25mm、長さ1m、容量(V)49mm
主流路のサイズと容量:
長さ20mm、幅1mm、深さ0.05mm、容量(V)1mm
結合流路(ショートカットチューブ)のサイズと容量:
内径φ0.25mm、長さ3mm、容量(V)0.15mm
Specifically, typical channel sizes and the like are as follows.
Size and volume of the drainage tube from the reagent tank to the microfluidic device:
Inner diameter φ0.25 mm, length 1 m, capacity (V t ) 49 mm 3
Main channel size and capacity:
Length 20 mm, width 1 mm, depth 0.05 mm, capacity (V A ) 1 mm 3
Bonding channel (shortcut tube) size and volume:
Inner diameter φ0.25 mm, length 3 mm, capacity (V B ) 0.15 mm 3

n=8の場合、並列時の総容量は400mm、直列時の総容量は58.05mmとなり、直列時は並列時の1/7の液量に節約することができる。
従って、主流路の本数が多くなればなるほど、並列流から直列流へ切り替えることによる省液効果は高くなる。
For n = 8, the total capacity of at parallel total volume of 400 mm 3, the time series 58.05Mm 3, and the serial time can save the amount of liquid 1/7 during parallel.
Therefore, as the number of main flow paths increases, the liquid-saving effect by switching from parallel flow to serial flow increases.

Claims (12)

基板に形成された並列する複数の主流路と、
前記主流路同士を連通させる結合流路と、
前記結合流路を開閉するための結合流路バルブとを有する、マイクロ流体デバイス。
A plurality of parallel main flow paths formed on the substrate;
A combined flow path for communicating the main flow paths;
A microfluidic device having a coupling channel valve for opening and closing the coupling channel.
前記主流路の両端部に送排液チューブが接続している、請求項1に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to claim 1, wherein a feeding / draining tube is connected to both ends of the main flow path. 前記送排液チューブが、基板上に設けられたチューブ取付板に取り付けられることによって前記主流路の両端部に接続している、請求項2に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to claim 2, wherein the liquid supply / drainage tube is connected to both ends of the main flow path by being attached to a tube attachment plate provided on a substrate. 前記複数の主流路のうちの一の主流路の一方の端部と、前記一の主流路の隣の主流路の一方の端部とが前記結合流路によって連通され、前記一の主流路の他方の端部と、前記隣の主流路の他方の端部とは連通されていない、請求項1〜3のいずれか1項に記載のマイクロ流体デバイス。   One end of one main flow path of the plurality of main flow paths and one end of a main flow path adjacent to the one main flow path are communicated with each other by the combined flow path. The microfluidic device according to any one of claims 1 to 3, wherein the other end and the other end of the adjacent main channel are not communicated with each other. 前記一の主流路の一方の端部と、前記隣の主流路の反対側において前記一の主流路の隣に位置する主流路の一方の端部とは連通されておらず、前記一の主流路の他方の端部と、前記反対側の隣に位置する主流路の他方の端部とが前記結合流路によって連通されていることによって、前記複数の主流路全てが前記結合流路で直列に結合される、請求項4に記載のマイクロ流体デバイス。   One end of the one main flow path and one end of the main flow path located next to the one main flow path on the opposite side of the adjacent main flow path are not communicated, and the one main flow The other end of the channel and the other end of the main channel located next to the opposite side are communicated with each other by the combined channel, so that all the plurality of main channels are connected in series with the combined channel. The microfluidic device of claim 4, wherein the microfluidic device is coupled to the microfluidic device. 前記結合流路が、前記送排液チューブ同士を結合するチューブである、請求項2〜5のいずれか1項に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to any one of claims 2 to 5, wherein the coupling channel is a tube that couples the liquid supply / drainage tubes. 前記結合流路が、前記チューブ取付板に、前記送排液チューブとは別に取り付けられたチューブである、請求項3〜5のいずれか1項に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to any one of claims 3 to 5, wherein the coupling channel is a tube attached to the tube mounting plate separately from the feeding / draining tube. 前記結合流路が、前記チューブ取付板に形成された内部流路である、請求項3〜5のいずれか1項に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to any one of claims 3 to 5, wherein the coupling channel is an internal channel formed in the tube mounting plate. 前記チューブ取付板に形成された内部流路の一部が上方開口とされ且つ前記結合流路バルブとしてのゲートバルブが設けられている、請求項8に記載のマイクロ流体デバイス。   The microfluidic device according to claim 8, wherein a part of an internal flow path formed in the tube mounting plate is opened upward and a gate valve as the coupling flow path valve is provided. 基板に形成された並列する複数の主流路Aと、前記主流路同士を連通させる結合流路Bと、前記主流路Aにおける液流をコントロールするための主流路バルブaと、前記結合流路を開閉するための結合流路バルブbと、前記主流路Aの両端部にそれぞれ接続された送液チューブ及び排液チューブとを有するマイクロ流体デバイスを用いる送液方法であって、以下の工程:
(I)送液すべき複数の主流路Aに対応する主流路バルブaを開け、
前記送液すべき複数の主流路Aに連通する結合流路Bに対応する結合流路バルブbを閉め、
前記送液チューブから送液し、且つ
前記排液チューブから排液することによって、並列液流を生じさせる工程;及び
(II)送液すべき複数の主流路Aのうち最も外側に位置する主流路AE1及びAE2それぞれの一方の端に対応する主流路バルブaE1及びaE2を開け、
より内側に位置する主流路Aに対応する主流路バルブaを閉め、
前記主流路AE1及びAE2の間に位置する結合流路Bに対応する結合流路バルブbを開け、
前記主流路AE1の一方の端部に接続された送液チューブから送液し、且つ
前記主流路AE2の一方の端部に接続された排液チューブから排液することによって、直列液流を生じさせる工程
を含む方法。
A plurality of parallel main flow paths A formed on the substrate, a combined flow path B communicating the main flow paths, a main flow path valve a for controlling the liquid flow in the main flow path A, and the combined flow paths A liquid feeding method using a microfluidic device having a coupling flow path valve b for opening and closing, and a liquid feeding tube and a drainage tube respectively connected to both ends of the main flow path A, the following steps:
(I) Open the main flow path valve a corresponding to the plurality of main flow paths A to be fed,
Closing the coupling channel valve b corresponding to the coupling channel B communicating with the plurality of main channels A to be fed,
A step of producing a parallel liquid flow by feeding from the liquid feeding tube and draining from the drainage tube; and (II) a main flow located at the outermost side among the plurality of main flow paths A to be fed. Open the main flow path valves a E1 and a E2 corresponding to one end of each of the paths A E1 and A E2 ,
Close the main flow path valve a I corresponding to the main flow path A I located on the inner side,
Open the coupling flow path valve b corresponding to the coupling flow path B located between the main flow paths A E1 and A E2 ,
By sending liquid from a liquid feeding tube connected to one end of the main flow path A E1 and draining from a drainage tube connected to one end of the main flow path A E2 , a series liquid flow A method comprising the step of generating.
前記工程(I)において送液される液体の少なくともいずれかと、前記工程(II)において送液される液体との組成が異なる、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the composition of at least one of the liquids fed in the step (I) and the liquid sent in the step (II) are different. 核酸、ヌクレオチド及びそれらの修飾体からなる群から選ばれる物質を含む試料の送排液が行われる、請求項10又は11に記載の方法。
The method according to claim 10 or 11, wherein a sample containing a substance selected from the group consisting of a nucleic acid, a nucleotide and a modified form thereof is sent and discharged.
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