JP2018071980A - Microchannel device and micro fluid feeding method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のマイクロ流体を送液するための複数のマイクロ流路が設けられているマイクロ流路デバイス及びマイクロ流路デバイスを用いたマイクロ流体の送液方法に関する。 The present invention relates to a microchannel device provided with a plurality of microchannels for feeding a plurality of microfluids, and a method of feeding a microfluid using the microchannel device.
従来、生化学分析などに、マイクロ流体を利用したマイクロ流路デバイスが種々提案されている。マイクロ流路デバイスでは、マイクロ流路内をマイクロ流体が送液される。この送液のオン・オフや切り替えのために、様々なバルブ等が提案されている。 Conventionally, various microchannel devices using microfluids have been proposed for biochemical analysis and the like. In the microchannel device, a microfluid is sent through the microchannel. Various valves and the like have been proposed for on / off and switching of the liquid feeding.
下記の特許文献1には、シリコーンゴムからなる基板にマイクロ流路を構成するための溝が形成されている。この溝が他のシートにより封止され、マイクロ流路が形成されている。この基板を押圧することにより、マイクロ流路が閉じた状態とされている。
In
下記の特許文献2には、2つの板状部材間にマイクロ流路が形成されている。この板状部材上に、マイクロ流路に向かって突出するブレードが設けられている。ブレードアクチュエータによりブレードを移動させ、板状部材を押圧することにより、マイクロ流路が閉じた状態とされている。
In the following
特許文献1や特許文献2に記載のマイクロ流路デバイスでは、基板や板状部材を押圧することにより、マイクロ流路が閉じた状態とされている。このような構造で、マイクロ流体の送液のオン・オフを行ったとしても、マイクロ流体が所望でない分岐流路などへ浸入することがあった。
In the microchannel device described in
本発明の目的は、分岐流路へのマイクロ流体の送液及び送液の停止を確実に行うことを可能とするマイクロ流路デバイス及びマイクロ流体の送液方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a microfluidic device and a microfluidic liquid feeding method that can reliably perform the feeding of a microfluid to a branching channel and the stopping of the feeding.
本発明のマイクロ流路デバイスは、マイクロ流路チップ内に、複数のマイクロ流路が設けられているマイクロ流路デバイスであって、前記複数のマイクロ流路が、第1〜第5のマイクロ流路を有し、前記第1のマイクロ流路の下流側端部と、前記第2のマイクロ流路の下流側端部とが合流されており、前記第1のマイクロ流路及び前記第2のマイクロ流路が合流されている部分の前記第3のマイクロ流路が接続されており、前記第3のマイクロ流路の下流側端部が、前記第4及び前記第5のマイクロ流路に分岐されており、前記第5のマイクロ流路の横断面の面積の前記第4のマイクロ流路の横断面の面積に対する比を流路断面積比yとし、前記第3のマイクロ流路が延びる方向に対し、前記第4のマイクロ流路の延びる方向のなす角度を角度A、前記第3のマイクロ流路の延びる方向に対する前記第5のマイクロ流路の延びる方向のなす角度を角度Bとしたときに、角度Aをx1とすると、y≧−0.013x1+2.3(但し、60度≦x1≦135度)、y≧0.5(但し、135度≦x1≦180度)、x1≦180度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60≦x1≦180度)であり、角度Bをx2としたときに、y≧0.033x2−0.5(但し、30度≦x2≦60度)、y≧0.5(但し、30度≦x2≦105度)、x2≦105度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60度≦x2≦105度)である。 The microchannel device of the present invention is a microchannel device in which a plurality of microchannels are provided in a microchannel chip, wherein the plurality of microchannels are first to fifth microchannels. A downstream end portion of the first microchannel and a downstream end portion of the second microchannel, and the first microchannel and the second microchannel The third micro-channel where the micro-channel is joined is connected, and the downstream end of the third micro-channel branches into the fourth and fifth micro-channels The ratio of the area of the cross section of the fifth microchannel to the area of the cross section of the fourth microchannel is the channel cross-sectional area ratio y, and the direction in which the third microchannel extends With respect to the direction in which the fourth microchannel extends. A, where an angle formed by the extending direction of the fifth microchannel with respect to the extending direction of the third microchannel is an angle B, where the angle A is x1, y ≧ −0.013 × 1 + 2.3 ( However, 60 degrees ≦ x1 ≦ 135 degrees), y ≧ 0.5 (however, 135 degrees ≦ x1 ≦ 180 degrees), x1 ≦ 180 degrees (where 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1. 5 (60 ≦ x1 ≦ 180 degrees), and when angle B is x2, y ≧ 0.033x2-0.5 (30 degrees ≦ x2 ≦ 60 degrees), y ≧ 0.5 ( However, 30 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees), x2 ≦ 105 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees).
本発明に係るマイクロ流路デバイスのある特定の局面では、前記第4,第5のマイクロ流路の下流側の端部にそれぞれ設けられている、第1,第2の開閉バルブがさらに備えられている。 In a specific aspect of the microchannel device according to the present invention, the microchannel device further includes first and second on-off valves respectively provided at downstream ends of the fourth and fifth microchannels. ing.
本発明に係るマイクロ流路デバイスの他の特定の局面では、前記第1,第2のマイクロ流路に、それぞれ、第1,第2のマイクロ流体を導入または内包している、第1,第2のマイクロ流体供給部が設けられている。 In another specific aspect of the microchannel device according to the present invention, the first and second microfluids are respectively introduced or included in the first and second microchannels. Two microfluidic supply units are provided.
本発明に係るマイクロ流路デバイスのさらに他の特定の局面では、前記第1,第2のマイクロ流路において、前記第1,第2のマイクロ流体供給部よりも上流側に設けられている、第1,第2のポンプがさらに備えられている。 In still another specific aspect of the microchannel device according to the present invention, the first and second microchannels are provided on the upstream side of the first and second microfluidic supply units. First and second pumps are further provided.
本発明に係るマイクロ流路デバイスの別の特定の局面では、前記第1,第2のマイクロ流路において、前記第1,第2のマイクロ流体供給部よりも上流側において、前記第1,第2のマイクロ流路に外部のポンプが接続されるポンプ接続部が設けられている。 In another specific aspect of the microchannel device according to the present invention, in the first and second microchannels, the first and second microchannel devices are located upstream of the first and second microfluid supply units. A pump connection portion to which an external pump is connected is provided in the two micro flow paths.
本発明に係るマイクロ流体の送液方法は、本発明に従って構成されたマイクロ流路デバイスにおける第1,第2のマイクロ流体の送液方法であって、前記第1のマイクロ流路から前記第1のマイクロ流体を、前記第5のマイクロ流路に至らないようにして前記第4のマイクロ流路に送液する工程と、前記第2のマイクロ流体を前記第2のマイクロ流路から、前記第4のマイクロ流路に至らないようにして、前記第5のマイクロ流路に送液する工程とを備える。 The microfluidic feeding method according to the present invention is a first and second microfluidic feeding method in a microchannel device configured according to the present invention, wherein the first microchannel and the first A step of feeding the microfluid to the fourth microchannel so as not to reach the fifth microchannel, and the second microfluid from the second microchannel. And a step of feeding the liquid to the fifth microchannel so as not to reach the fourth microchannel.
本発明に係るマイクロ流体の送液方法のある特定の局面では、前記マイクロ流路デバイスが、前記第1,第2のバルブを有し、前記第1のマイクロ流路から、前記第1のマイクロ流体を送液するに際し、前記第2のバルブを閉じた状態とし、前記第1のバルブを開いた状態とし、前記第2のマイクロ流体を送液するに際し、前記第1のバルブを閉じた状態とし、前記第2のバルブを開いた状態とする。 In a specific aspect of the microfluidic liquid feeding method according to the present invention, the microchannel device includes the first and second valves, and the first microchannel is connected to the first microchannel. When the fluid is sent, the second valve is closed, the first valve is opened, and when the second microfluid is sent, the first valve is closed. And the second valve is opened.
本発明に係るマイクロ流路デバイス及びマイクロ流体の送液方法によれば、第4のマイクロ流路または第5のマイクロ流路への第3のマイクロ流路からの送液のオン・オフを行うに際し、マイクロ流体を第4のマイクロ流路または第5のマイクロ流路の一方のマイクロ流路に確実に送液し、他方のマイクロ流路への浸入を確実に抑制することができる。 According to the microchannel device and the microfluidic liquid feeding method according to the present invention, the liquid feeding from the third microchannel to the fourth microchannel or the fifth microchannel is turned on / off. At this time, the microfluid can be reliably sent to one of the fourth microchannel and the fifth microchannel, and the intrusion into the other microchannel can be reliably suppressed.
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。 Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the present invention with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流路デバイスの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a microchannel device according to an embodiment of the present invention.
マイクロ流路デバイス1は、チップ本体2を有する。チップ本体2は、特に限定されるわけではないが、本実施形態では、合成樹脂からなる。具体的には、複数の合成樹脂プレートの積層体によりチップ本体2が構成されていてもよい。あるいは、板状の合成樹脂の射出成形品の少なくとも片面に合成樹脂とを積層してなる積層体を用いてもよい。
The
チップ本体2内に、図示のマイクロ流路構造が設けられている。このマイクロ流路構造は、第1〜第5のマイクロ流路11〜15を有する。第1のマイクロ流路11の下流側端部と、第2のマイクロ流路12の下流側端部とが合流されている。第3のマイクロ流路13は、この合流点に接続されている。すなわち、第1,第2のマイクロ流路11,12の下流側端部に第3のマイクロ流路13が接続されている。第3のマイクロ流路13の下流側端部は、第4,第5のマイクロ流路14,15に分岐されている。すなわち、第3のマイクロ流路13の下流側端部に、第4,第5のマイクロ流路14,15が接続されている。図1において、上記分岐部分を分岐点Oとして示すこととする。
The illustrated microchannel structure is provided in the
第1のマイクロ流路11及び第2のマイクロ流路12には、第1,第2のマイクロ流体供給部11a,12aが設けられている。本実施形態は、第1,第2のマイクロ流体供給部11a,12aには、予め、第1,第2のマイクロ流体が内包されている。もっとも、第1,第2のマイクロ流体供給部11a,12aには、外部から第1,第2のマイクロ流体が導入されるように構成されていてもよい。
The
また、第1,第2のマイクロ流路11,12においては、第1,第2のマイクロ流体供給部11a,12aの上流側に、ポンプ16,17が配置されている。このポンプ16,17は、マイクロ流体を送液するためのガスを発生するガス発生材料を含んでいる。もっとも、ポンプ16,17は、他の形式のマイクロ流体送液ポンプであってもよい。また、本実施形態では、ポンプ16,17が、チップ本体2に内蔵されているが、ポンプ16をチップ本体2の外側に配置し、第1,第2のマイクロ流路11,12に接続してもよい。
In the first and
チップ本体2の外側に配置されるポンプの場合、ガス発生材料を含むポンプの他、シリンジを用いたインヒュージョンポンプその他の形式のポンプを用いてもよい。
In the case of a pump arranged outside the
なお、マイクロ流体とは、1〜500μlの容積を有する程度の微小な液滴である。そして、マイクロ流路とは、このようなマイクロ流体が送液される流路であり、マイクロ流体は通常の液体とは異なり、マイクロ流体の表面張力や、マイクロ流路の壁面との関係により、通常の液体とは異なる許容を有する。 Note that the microfluid is a minute droplet having a volume of 1 to 500 μl. The microchannel is a channel through which such a microfluid is sent, and the microfluid is different from a normal liquid, depending on the surface tension of the microfluid and the wall surface of the microchannel, It has a different tolerance than normal liquids.
上記第1〜第5のマイクロ流路11〜15の横断面積は、特に限定されるわけではないが、上記マイクロ流体を供給するものであるため、0.01〜2.0mm2程度とされている。
The cross-sectional areas of the first to
第3のマイクロ流路13の延びる方向Cに対し、第4のマイクロ流路14が延びる方向Eとのなす角度を角度A、及び第3のマイクロ流路13の延びる方向Cと、第5のマイクロ流路15の延びる方向Dとのなす角度を角度Bとする。マイクロ流路デバイス1の特徴は、角度A及びBが下記の特定の範囲内とされていることにある。
The angle formed by the direction E in which the
すなわち、角度Aをx1とすると、y≧−0.013x1+2.3(但し、60度≦x1≦135度)、y≧0.5(但し、135度≦x1≦180度)、x1≦180度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60≦x1≦180度)とされている。 That is, when the angle A is x1, y ≧ −0.013 × 1 + 2.3 (provided that 60 degrees ≦ x1 ≦ 135 degrees), y ≧ 0.5 (where 135 degrees ≦ x1 ≦ 180 degrees), x1 ≦ 180 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 ≦ x1 ≦ 180 degrees).
また、角度Bをx2としたときに、y≧0.03x2−0.5(但し、30度≦x2≦60度)、y≧0.5(但し、30度≦x2≦105度)、x2≦105度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60度≦x2≦105度)とされている。 When angle B is x2, y ≧ 0.03x2-0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 60 degrees), y ≧ 0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees), x2 ≦ 105 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees).
それによって、後述するように、第1のマイクロ流体を第1のマイクロ流路11から第5のマイクロ流路15には至らないように確実に第4のマイクロ流路14に送液する工程と、第2のマイクロ流体を第2のマイクロ流路12から、第4のマイクロ流路14に浸入させずに確実に第5のマイクロ流路15に送液することが可能とされている。
Thereby, as will be described later, a process of reliably feeding the first microfluidic fluid to the
なお、上記送液を可能とするために、第4のマイクロ流路14の下流側端部には、第1のバルブ18が設けられている。また、第5のマイクロ流路15の下流側端部には、第2のバルブ19が設けられている。
In order to enable the liquid feeding, a
第1,第2のバルブ18,19は、第4,第5のマイクロ流路14,15を開状態または閉状態とする開閉バルブからなる。このような開閉バルブの構造は特に限定されず、押しピンで流路を封止する方法などを用いることができる。
The first and
なお、第4のマイクロ流路14、及び第5のマイクロ流路15の開状態とは、第4,第5のマイクロ流路14,15に、マイクロ流体が送液されてくることを可能とする状態であり、閉状態とは、第4,第5のマイクロ流路14,15へのマイクロ流体の送液が進行しがたい状態をいうものとする。
The open state of the
次に、上記マイクロ流路デバイス1を用いたマイクロ流体の送液方法を説明する。
Next, a method for feeding a microfluid using the
なお、第1,第2のマイクロ流体は特に限定されないが、本実施形態では、第1のマイクロ流体として界面活性剤を含む水溶液が用いられる。また、第2のマイクロ流体として細胞含有水溶液が用いられる。それによって、PCRに用いる界面活性剤及び細胞含有水溶液の送液を行うことができる。 Although the first and second microfluids are not particularly limited, in the present embodiment, an aqueous solution containing a surfactant is used as the first microfluid. A cell-containing aqueous solution is used as the second microfluid. Thereby, the surfactant used for PCR and the cell-containing aqueous solution can be fed.
まず、第1のバルブ18を開状態とし、第2のバルブ19を閉状態とする。この状態で、第1のマイクロ流体供給部11aに内包されている第1のマイクロ流体を、第1のポンプ16を駆動し、第1のマイクロ流路11から下流側に送液する。マイクロ流体は、第3のマイクロ流路13に至り、分岐点Oに至る。分岐点Oでは、上記角度A及び角度Bが上記特定の範囲とされているため、第1のマイクロ流体は、第5のマイクロ流路15に浸入せずに、確実に第4のマイクロ流路14に進む。
First, the
次に、第1のポンプ16を停止し、第1のバルブ18を閉状態とし、第2バルブ19を開状態とする。そして、第2のポンプ17を駆動し、第2のマイクロ流体供給部12aに内包されていた第2のマイクロ流体を第2のマイクロ流路12から第3のマイクロ流路13に送液する。そして、上記角度A及び角度Bが上記特定の範囲とされているため、分岐点Oにおいて、第2のマイクロ流体は、第4のマイクロ流路14に浸入せずに、確実に第5のマイクロ流路15に送液される。しかる後、第2のポンプ17を停止する。このようにして、第4のマイクロ流路14に第1のマイクロ流体を、第5のマイクロ流路15に第2のマイクロ流体を確実に収納することができる。
Next, the
特に、上記角度A及び角度Bが、上記特定の範囲内とされているため、第1のマイクロ流体の第5のマイクロ流路15側への浸入が確実に抑制され、同様に、第2のマイクロ流体の第4のマイクロ流路14側への浸入も確実に抑制される。よって、第1のマイクロ流体及び第2のマイクロ流体の汚染も生じ難い。
In particular, since the angle A and the angle B are within the specific range, the entry of the first microfluid into the
次に、上記角度A及び角度Bが上記特定の範囲内とされていることにより、上記のように第1,第2のマイクロ流体が第4または第5のマイクロ流路14,15に送液されることを、図2〜図5を参照して説明する。
Next, when the angle A and the angle B are within the specific range, the first and second microfluids are fed to the fourth or
本明細書において、流路断面積比とは、第5のマイクロ流路15の横断面積の第4のマイクロ流路14の横断面積に対する比を示す。
In this specification, the channel cross-sectional area ratio indicates the ratio of the cross-sectional area of the
(実施例1)
実施例1のマイクロ流路デバイスを下記の表1に示すように、角度Bを45度、角度Aを60度、流路断面積比を1.5、第5のマイクロ流路の横断面積を0.6mm2、第4のマイクロ流路の横断面積を0.4mm2、第5のマイクロ流路の体積を10μl、第4のマイクロ流路の容積を20μlとした。
Example 1
As shown in Table 1 below, the microchannel device of Example 1 has an angle B of 45 degrees, an angle A of 60 degrees, a channel cross-sectional area ratio of 1.5, and a cross-sectional area of the fifth microchannel. 0.6 mm 2 , the cross-sectional area of the fourth microchannel was 0.4 mm 2 , the volume of the fifth microchannel was 10 μl, and the volume of the fourth microchannel was 20 μl.
(実施例2〜11及び比較例1〜11)
実施例2〜11及び比較例1〜11では、下記の表1及び表2に示すように、角度Bを45度に固定し、角度Aを実施例1と異ならせた。また、第4のマイクロ流路の横断面積及び第5のマイクロ流路の横断面積を変化させた。
(Examples 2-11 and Comparative Examples 1-11)
In Examples 2 to 11 and Comparative Examples 1 to 11, as shown in Table 1 and Table 2 below, the angle B was fixed at 45 degrees, and the angle A was different from that in Example 1. Further, the cross-sectional area of the fourth microchannel and the cross-sectional area of the fifth microchannel were changed.
なお、表1及び表2における○、△、×の評価記号の意味は以下の通りである。 In Tables 1 and 2, the meanings of the evaluation symbols “◯”, “Δ”, and “X” are as follows.
○:閉状態にあるマイクロ流路にマイクロ流体が浸入していないことを示す。
△:閉状態にあるマイクロ流路にマイクロ流体が0〜1mmの長さだけ浸入している状態を示す。
×:閉状態にあるマイクロ流路にマイクロ流体が1mmを超えた長さに渡り浸入している状態を示す。
◯: Indicates that no microfluid has entered the microchannel in the closed state.
(Triangle | delta): The state which the microfluid has penetrate | invaded only the length of 0-1 mm in the microchannel in a closed state is shown.
X: Indicates a state in which the microfluid has entered the microchannel in the closed state over a length exceeding 1 mm.
また、評価記号○/○、△/△、×/△などの/の前が、第5のマイクロ流路を閉状態とし、第4のマイクロ流路に第1のマイクロ流体を送液した場合の結果を示し、/の後は、第4のマイクロ流路を閉状態とし、第2のマイクロ流体を第5のマイクロ流路に送液した場合の結果を示す。 In addition, when the fifth microchannel is in a closed state and the first microfluid is fed to the fourth microchannel before / in front of the evaluation symbols ○ / ○, Δ / Δ, × / Δ, etc. After /, the result when the fourth microchannel is closed and the second microfluid is sent to the fifth microchannel is shown.
表1及び表2から明らかなように、比較例1〜11では、第1のマイクロ流体及び/または第2のマイクロ流体を送液する場合に、閉状態にあるマイクロ流路に少なからずマイクロ流体が浸入していることがわかる。これに対して、実施例1〜11では、第1のマイクロ流体及び第2のマイクロ流体のいずれを供給する場合においても、閉状態にあるマイクロ流路にマイクロ流体が浸入していないことがわかる。 As is apparent from Tables 1 and 2, in Comparative Examples 1 to 11, when the first microfluid and / or the second microfluid is sent, the microfluid is not limited to the microchannel in the closed state. Can be seen. On the other hand, in Examples 1 to 11, it can be seen that the microfluid does not enter the microchannel in the closed state when supplying either the first microfluid or the second microfluid. .
(実施例12〜22)
下記の表3に示すように、実施例12〜22では、角度Bを90度に固定し、角度A、第4のマイクロ流路の横断面積及び第5のマイクロ流路の横断面積を変化させた。
(Examples 12 to 22)
As shown in Table 3 below, in Examples 12 to 22, the angle B is fixed to 90 degrees, and the angle A, the cross-sectional area of the fourth microchannel, and the cross-sectional area of the fifth microchannel are changed. It was.
表3から明らかなように、実施例12〜22においても、第1のマイクロ流体及び第2のマイクロ流体のいずれを供給する場合においても、閉状態にあるマイクロ流路にマイクロ流体が浸入していないことがわかる。 As is clear from Table 3, in Examples 12 to 22, the microfluid intrudes into the microchannel in the closed state when supplying either the first microfluid or the second microfluid. I understand that there is no.
(実施例23〜33)
下記の表4に示すように、実施例23〜33では、角度Bを105度に固定し、角度A、第4のマイクロ流路の横断面積及び第5のマイクロ流路の横断面積を異ならせた。
(Examples 23 to 33)
As shown in Table 4 below, in Examples 23 to 33, the angle B is fixed to 105 degrees, and the angle A, the cross-sectional area of the fourth microchannel, and the cross-sectional area of the fifth microchannel are made different. It was.
表4から明らかなように、実施例23〜33においても、第1,第2のマイクロ流体のいずれを送液する場合においても、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入は認められなかった。 As apparent from Table 4, also in Examples 23 to 33, in any of the cases where the first and second microfluids are fed, the intrusion of the microfluid into the microchannel in the closed state is recognized. There wasn't.
(実施例7,34,35及び比較例12,13)
下記の表5に示すように、角度Bを45度に固定し、角度Aを180度に固定し、但し第4のマイクロ流路及び第5のマイクロ流路の体積を変化させた。
(Examples 7, 34, 35 and Comparative Examples 12, 13)
As shown in Table 5 below, the angle B was fixed at 45 degrees and the angle A was fixed at 180 degrees, except that the volumes of the fourth microchannel and the fifth microchannel were changed.
表5から明らかなように、比較例12,13では、第2のマイクロ流体送液時、あるいは第1,第2のマイクロ流体送液時に、閉状態にあるマイクロ流路への浸入が認められた。これに対して、実施例7,34,35では、第1,第2のマイクロ流体のいずれを送液した場合でも、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入は認められなかった。 As is apparent from Table 5, in Comparative Examples 12 and 13, when the second microfluid was fed or when the first and second microfluids were fed, entry into the closed microchannel was recognized. It was. On the other hand, in Examples 7, 34, and 35, infiltration of the microfluid into the microchannel in the closed state was not recognized when any of the first and second microfluids was fed.
図2は、上記表1〜表5に示した結果をプロットしたものである。すなわち、角度Bを固定した場合の角度Aと流路断面積比との関係を示す。 FIG. 2 is a plot of the results shown in Tables 1-5 above. That is, the relationship between the angle A and the channel cross-sectional area ratio when the angle B is fixed is shown.
図2において、実施例は黒いドットで示す。また、比較例については、実施例よりも小さな黒いドットで示すこととする。 In FIG. 2, the embodiment is indicated by black dots. Moreover, about a comparative example, it shall show with a black dot smaller than an Example.
図2から明らかなように、角度Aと流路断面積比とが特定の範囲内にあれば、上記のように、第1,第2のマイクロ流体の閉状態にあるマイクロ流路への浸入を防止し得ることがわかる。すなわち、図2の実線Fで示す領域内であれば、第1,第2のマイクロ流体の閉じた状態にあるマイクロ流路への浸入を抑制し得ることがわかる。そして、図2の実線F、斜め方向に延びる直線F1は、下記の表6の示す実施例1,5,8,9,10,11が位置している部分に相当する。 As is clear from FIG. 2, if the angle A and the channel cross-sectional area ratio are within a specific range, the first and second microfluids enter the microchannel in the closed state as described above. It can be seen that this can be prevented. That is, it can be seen that the first and second microfluids can be prevented from entering the closed microchannel within the region indicated by the solid line F in FIG. A solid line F and a straight line F1 extending in an oblique direction in FIG. 2 correspond to portions where Examples 1, 5, 8, 9, 10, and 11 shown in Table 6 below are located.
これを図3に拡大して示すこととする。すなわち、直線F1は角度Aをx1、流路断面積比をyとしたとき、y=−0.013x1+2.3で表される。 This is shown enlarged in FIG. That is, the straight line F1 is represented by y = −0.013 × 1 + 2.3, where the angle A is x1 and the channel cross-sectional area ratio is y.
従って、図2の実線Fで示されている領域は、前述の通り、y≧−0.013x1+2.3(但し、60度≦x1≦135度)、y≧0.5(但し、135度≦x1≦180度)、x1≦180度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60≦x1≦180度)となる。 Accordingly, the area indicated by the solid line F in FIG. 2 is, as described above, y ≧ −0.013 × 1 + 2.3 (60 degrees ≦ x1 ≦ 135 degrees), y ≧ 0.5 (however, 135 degrees ≦ x1 ≦ 180 degrees), x1 ≦ 180 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 ≦ x1 ≦ 180 degrees).
(実施例36〜44及び比較例14〜23)
下記の表7及び表8に示すように、角度Aを180度に固定し、角度B、第4のマイクロ流路の横断面積及び第5のマイクロ流路の横断面積を種々異ならせた。
(Examples 36 to 44 and Comparative Examples 14 to 23)
As shown in Table 7 and Table 8 below, the angle A was fixed at 180 degrees, and the angle B, the cross-sectional area of the fourth microchannel, and the cross-sectional area of the fifth microchannel were varied.
表7及び表8から明らかなように、比較例14〜23では、第1のマイクロ流体及び/または第2のマイクロ流体の送液時に、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入が認められた。 As is clear from Tables 7 and 8, in Comparative Examples 14 to 23, when the first microfluid and / or the second microfluid was sent, the intrusion of the microfluid into the microchannel in the closed state occurred. Admitted.
これに対して、実施例36〜44では、第1,第2のマイクロ流体のいずれの送液時も、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入は認められなかった。 On the other hand, in Examples 36 to 44, intrusion of the microfluid into the microchannel in the closed state was not observed at the time of feeding any of the first and second microfluids.
(実施例45〜53)
下記の表9に示すように、角度Aを135度に固定し、角度B、第4のマイクロ流路の横断面積及び第5のマイクロ流路の横断面積を種々異ならせた。
(Examples 45-53)
As shown in Table 9 below, the angle A was fixed at 135 degrees, and the angle B, the cross-sectional area of the fourth microchannel, and the cross-sectional area of the fifth microchannel were varied.
表9から明らかなように、実施例45〜53においても、第1,第2のマイクロ流体の送液時に、閉状態にあるマイクロ流路への第1,第2のマイクロ流体の浸入は認められなかった。 As is clear from Table 9, also in Examples 45 to 53, when the first and second microfluids are fed, the first and second microfluids enter the closed microchannel. I couldn't.
(実施例54,55及び比較例24,25)
下記の表10に示すように、角度Bを105度に固定し、角度Aを180度に固定し、但し、第4,第5のマイクロ流路の体積を変化させた。
(Examples 54 and 55 and Comparative Examples 24 and 25)
As shown in Table 10 below, the angle B was fixed at 105 degrees and the angle A was fixed at 180 degrees, except that the volumes of the fourth and fifth microchannels were changed.
表10から明らかなように、比較例24,25では、第1,第2のマイクロ流体の少なくとも一方の送液時に、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入が認められた。 As is apparent from Table 10, in Comparative Examples 24 and 25, when at least one of the first and second microfluids was fed, the intrusion of the microfluid into the microchannel in the closed state was observed.
これに対して、実施例40,54,55では、第1のマイクロ流体及び第2のマイクロ流体のいずれを送液した場合であっても、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入は認められなかった。 On the other hand, in Examples 40, 54, and 55, regardless of whether the first microfluid or the second microfluid is fed, the microfluid enters the microchannel in the closed state. Was not recognized.
上記表7〜表10の結果を図4にプロットした。図4において、大きな黒いドットで実施例を示し、小さな黒いドットで比較例を示す。図4から明らかなように、実線Gで囲まれた領域であれば、第1,第2のマイクロ流体のいずれを送液した場合であっても、閉状態にあるマイクロ流路へのマイクロ流体の浸入を防止し得ることがわかる。 The results of Tables 7 to 10 are plotted in FIG. In FIG. 4, an example is shown with large black dots, and a comparative example is shown with small black dots. As is clear from FIG. 4, in the region surrounded by the solid line G, the microfluid to the microchannel in the closed state is sent regardless of whether the first or second microfluid is fed. It can be seen that the intrusion can be prevented.
実線Gのうち、斜め方向に延びる直線G1は、実施例36,38,41の位置を結ぶ直線となる。 Of the solid line G, a straight line G1 extending in the oblique direction is a straight line connecting the positions of the thirty-sixth, thirty-six and thirty-first embodiments.
この表11に示す実施例36,38,41を、プロットすると、図5に示す通りとなる。すなわち、角度Bをx2とした場合、流路断面積比yは、y=0.0333x2+0.5となる。すなわち、直線G1がy=0.0333x2+0.5で表される。 When Examples 36, 38, and 41 shown in Table 11 are plotted, they are as shown in FIG. That is, when the angle B is x2, the flow path cross-sectional area ratio y is y = 0.0333x2 + 0.5. That is, the straight line G1 is represented by y = 0.0333x2 + 0.5.
よって、図4の直線Gで囲まれる領域は、角度Bをx2としたときに、下記の特定の範囲となる。 Therefore, the region surrounded by the straight line G in FIG. 4 has the following specific range when the angle B is x2.
y≧0.033x2−0.5(但し、30度≦x2≦60度)、y≧0.5(但し、30度≦x2≦105度)、x2≦105度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60度≦x2≦105度)である。 y ≧ 0.033x2-0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 60 degrees), y ≧ 0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees), x2 ≦ 105 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees).
よって、本発明においては、角度A及び角度Bがそれぞれ上記特定の範囲内とあることにより、第1,第2のマイクロ流体の閉じた状態にあるマイクロ流路への浸入を確実に防止することができる。 Therefore, in the present invention, when the angle A and the angle B are within the specific ranges, the first and second microfluids can be reliably prevented from entering the closed microchannel. Can do.
1…マイクロ流路デバイス
2…チップ本体
11,12…第1,第2のマイクロ流路
11a,12a…第1,第2のマイクロ流体供給部
13〜15…第3〜第5のマイクロ流路
16,17…第1,第2のポンプ
18,19…第1,第2のバルブ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記複数のマイクロ流路が、第1〜第5のマイクロ流路を有し、
前記第1のマイクロ流路の下流側端部と、前記第2のマイクロ流路の下流側端部とが合流されており、
前記第1のマイクロ流路及び前記第2のマイクロ流路が合流されている部分の前記第3のマイクロ流路が接続されており、
前記第3のマイクロ流路の下流側端部が、前記第4及び前記第5のマイクロ流路に分岐されており、前記第5のマイクロ流路の横断面の面積の前記第4のマイクロ流路の横断面の面積に対する比を流路断面積比yとし、前記第3のマイクロ流路が延びる方向に対し、前記第4のマイクロ流路の延びる方向のなす角度を角度A、前記第3のマイクロ流路の延びる方向に対する前記第5のマイクロ流路の延びる方向のなす角度を角度Bとしたときに、角度Aをx1とすると、
y≧−0.013x1+2.3(但し、60度≦x1≦135度)、y≧0.5(但し、135度≦x1≦180度)、x1≦180度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60≦x1≦180度)であり、
角度Bをx2としたときに、
y≧0.033x2−0.5(但し、30度≦x2≦60度)、y≧0.5(但し、30度≦x2≦105度)、x2≦105度(但し、0.5≦y≦1.5)及びy≦1.5(但し、60度≦x2≦105度)である、マイクロ流路デバイス。 A microchannel device in which a plurality of microchannels are provided in a microchannel chip,
The plurality of microchannels have first to fifth microchannels,
The downstream end of the first microchannel and the downstream end of the second microchannel are joined together,
The third micro-channel of the portion where the first micro-channel and the second micro-channel are merged is connected;
The downstream end portion of the third microchannel is branched into the fourth and fifth microchannels, and the fourth microstream having an area of a cross section of the fifth microchannel. The ratio of the cross-sectional area of the path to the cross-sectional area ratio y is defined as an angle A, the angle formed by the direction in which the fourth microchannel extends with respect to the direction in which the third microchannel extends. When the angle formed by the extending direction of the fifth microchannel with respect to the extending direction of the microchannel is defined as an angle B, the angle A is x1.
y ≧ −0.013 × 1 + 2.3 (provided that 60 degrees ≦ x1 ≦ 135 degrees), y ≧ 0.5 (provided that 135 degrees ≦ x1 ≦ 180 degrees), x1 ≦ 180 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 ≦ x1 ≦ 180 degrees),
When the angle B is x2,
y ≧ 0.033x2-0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 60 degrees), y ≧ 0.5 (provided 30 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees), x2 ≦ 105 degrees (provided that 0.5 ≦ y ≦ 1.5) and y ≦ 1.5 (provided that 60 degrees ≦ x2 ≦ 105 degrees).
前記第2のマイクロ流体を前記第2のマイクロ流路から、前記第4のマイクロ流路に至らないようにして、前記第5のマイクロ流路に送液する工程とを備える、マイクロ流体の送液方法。 It is a liquid feeding method of the 1st, 2nd microfluidic in the microchannel device of any one of Claims 1-5, Comprising: Said 1st microfluidic from said 1st microchannel, Feeding the liquid to the fourth microchannel so as not to reach the fifth microchannel;
Feeding the second microfluidic fluid from the second microfluidic channel to the fifth microfluidic channel so as not to reach the fourth microfluidic channel. Liquid method.
前記第2のマイクロ流体を送液するに際し、前記第1のバルブを閉じた状態とし、前記第2のバルブを開いた状態とする、請求項6に記載のマイクロ流体の送液方法。 The microchannel device has the first and second valves, and when the first microfluid is fed from the first microchannel, the second valve is closed. The first valve is opened,
The liquid feeding method according to claim 6, wherein when the second microfluid is fed, the first valve is closed and the second valve is opened.
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