JP2018105837A - Mixing microchip for nmr measurement - Google Patents

Mixing microchip for nmr measurement Download PDF

Info

Publication number
JP2018105837A
JP2018105837A JP2016255932A JP2016255932A JP2018105837A JP 2018105837 A JP2018105837 A JP 2018105837A JP 2016255932 A JP2016255932 A JP 2016255932A JP 2016255932 A JP2016255932 A JP 2016255932A JP 2018105837 A JP2018105837 A JP 2018105837A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
channel
groove
microchip
mixed
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016255932A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP6788247B2 (en
Inventor
山崎 和彦
Kazuhiko Yamazaki
和彦 山崎
正春 高橋
Masaharu Takahashi
正春 高橋
浩人 末松
Hiroto Suematsu
浩人 末松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jeol Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
Jeol Ltd
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jeol Ltd, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical Jeol Ltd
Priority to JP2016255932A priority Critical patent/JP6788247B2/en
Publication of JP2018105837A publication Critical patent/JP2018105837A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6788247B2 publication Critical patent/JP6788247B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To efficiently make a plurality of sample solutions uniform by a mixing microchip for NMR measurement.SOLUTION: An observation part 22 of a microchip 18 is arranged at a magnetic field center part of a static magnetic field generation device. The observation part 22 has an observation flow passage 48 formed, and a mixed solution obtained by mixing a plurality of sample solutions flows through the observation flow passage 48. A mixing part 20 is a part connected adjacently to the observation part 22 on an upstream side of the observation part 22. The mixing part 20 has a three-dimensional flow passage 46 formed. The three-dimensional flow passage 46 has a structure that operates flows of the plurality of sample solutions in three dimensions to accelerate mixing of the plurality of solutions. The plurality of sample solutions are mixed and made uniform in the three-dimensional flow passage 46.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、NMR測定用混合マイクロチップに関し、特に、複数の試料溶液を混合する技術に関する。   The present invention relates to a mixing microchip for NMR measurement, and more particularly to a technique for mixing a plurality of sample solutions.

磁気共鳴測定装置として、核磁気共鳴(NMR:Nuclear Magnetic Resonance)測定装置、及び、電子スピン共鳴(ESR:Electron Spin Resonance)測定装置が知られている。NMR測定装置に類する装置として、磁気共鳴画像(MRI:Magnetic Resonance Imaging)装置も知られている。以下、NMR測定装置について説明する。   As a magnetic resonance measuring apparatus, a nuclear magnetic resonance (NMR) measuring apparatus and an electron spin resonance (ESR) measuring apparatus are known. As an apparatus similar to the NMR measurement apparatus, a magnetic resonance imaging (MRI) apparatus is also known. Hereinafter, the NMR measurement apparatus will be described.

NMRは、静磁場中におかれた原子核が固有の周波数をもった電磁波と相互作用する現象である。その現象を利用して原子レベルで試料の測定を行う装置がNMR測定装置である。NMR測定装置は、有機化合物(例えば薬品、農薬)、高分子材料(例えばビニール、ポリエチレン)、生体物質(例えば、核酸、たんぱく質)、等の分析において活用されている。NMR測定装置を利用すれば例えば試料の分子構造を解明することが可能である。   NMR is a phenomenon in which nuclei placed in a static magnetic field interact with electromagnetic waves having a specific frequency. An apparatus for measuring a sample at the atomic level using this phenomenon is an NMR measuring apparatus. The NMR measuring apparatus is utilized in the analysis of organic compounds (for example, medicines and agricultural chemicals), polymer materials (for example, vinyl, polyethylene), biological substances (for example, nucleic acids, proteins) and the like. If an NMR measuring apparatus is used, for example, the molecular structure of the sample can be clarified.

NMR装置においては、静磁場を生じさせる超伝導磁石内に試料とともにNMRプローブ(NMR信号検出用プローブ)が配置される。NMRプローブは、送信用及び受信用の検出コイルを備えている。検出コイルは、送信時には試料に対して変動磁場を与え、受信時には試料のNMR信号を検出する機能を有する。観測対象となる核種によって共振周波数が異なるので、試料測定の際には、観測対象となった核種に適合する特定周波数をもった高周波信号がコイルに与えられる。   In an NMR apparatus, an NMR probe (NMR signal detection probe) is placed together with a sample in a superconducting magnet that generates a static magnetic field. The NMR probe includes detection coils for transmission and reception. The detection coil has a function of applying a varying magnetic field to the sample during transmission and detecting the NMR signal of the sample during reception. Since the resonance frequency varies depending on the nuclide to be observed, a high frequency signal having a specific frequency suitable for the nuclide to be observed is given to the coil at the time of sample measurement.

ところで、NMR装置の試料管内に、流路が形成されたマイクロチップを設置し、複数の試料溶液をマイクロチップ内に注入して混合し、それによって誘起される反応を、NMR測定によって観測する場合がある(特許文献1、非特許文献1参照)。例えば、この観察手法は、分子反応のリアルタイム観測や、たんぱく質や化合物等の相互作用の検出に利用される。   By the way, when a microchip with a flow path is installed in the sample tube of the NMR apparatus, a plurality of sample solutions are injected and mixed in the microchip, and the reaction induced thereby is observed by NMR measurement. (See Patent Document 1 and Non-Patent Document 1). For example, this observation technique is used for real-time observation of molecular reactions and detection of interactions such as proteins and compounds.

特許第4933352号公報Japanese Patent No. 4933352

Takahashi et al. (2007) Anal. Sci. 23, 395-400. Development of an NMR Interface Microchip “MICCS” for Direct Detection of Reaction Products and Intermediates of Micro-syntheses Using a “MICCS-NMR”Takahashi et al. (2007) Anal. Sci. 23, 395-400. Development of an NMR Interface Microchip “MICCS” for Direct Detection of Reaction Products and Intermediates of Micro-syntheses Using a “MICCS-NMR”

上記の特許文献1に記載のマイクロチップでは、複数の試料溶液が、50〜500μmの幅及び深さを有する流路を移動し、Y字ジャンクションによって合流した後、5cm程度の反応部を経て、観測部に到達する。観測部は、静磁場発生器の静磁場中心部に配置され、その観測部に到達した混合溶液からのNMR信号が検出される。また、上記の非特許文献1に記載の装置では、最大5.0μL/minの流速が設定されている。   In the microchip described in Patent Document 1, a plurality of sample solutions move through a channel having a width and depth of 50 to 500 μm and merge by a Y-junction, and then pass through a reaction part of about 5 cm. Reach the observation part. The observation unit is arranged at the center of the static magnetic field of the static magnetic field generator, and an NMR signal from the mixed solution that has reached the observation unit is detected. Further, in the apparatus described in Non-Patent Document 1, a maximum flow rate of 5.0 μL / min is set.

複数の試料溶液の均一化のためには、複数の試料溶液がマイクロチップ内の流路を通過中に、乱流が発生することが極めて有利であるが、上記の特許文献1や非特許文献1に記載の技術においては、複数の試料溶液が合流してから観測部に流れるまでの間に、乱流は発生せず、複数の試料溶液は層流の状態で流れる。すなわち、100μmの幅及び深さを有する流路に対して、上記の流速で水を流すとした場合、レイノルズ数は約0.9となり、乱流の発生の基準となる値(例えば2300)を大幅に下回る。従って、試料溶液の均一化は、流路通過中の拡散によって行われる。例えば、低分子であるショ糖の水中での拡散係数は約0.5×10−9/sであるが、流路の幅を100μmとした場合(複数の試料溶液同士の距離は50μmとなる)、均一化に要する時間は約5秒となる。約5cmの反応部を通過する時間は、上記の流速では約6秒程度であるから、拡散に依存した溶液の均一化を期待できる。 In order to homogenize a plurality of sample solutions, it is extremely advantageous that turbulent flow is generated while the plurality of sample solutions pass through the flow path in the microchip. In the technique described in No. 1, turbulent flow does not occur between the time when a plurality of sample solutions are merged and the time when they flow to the observation unit, and the plurality of sample solutions flow in a laminar state. In other words, when water is flowed at the above flow rate with respect to a flow path having a width and depth of 100 μm, the Reynolds number is about 0.9, and a value that is a reference for generation of turbulence (for example, 2300). Significantly below. Therefore, the sample solution is homogenized by diffusion while passing through the flow path. For example, the diffusion coefficient of sucrose, which is a low molecule, in water is about 0.5 × 10 −9 m 2 / s, but when the channel width is 100 μm (the distance between a plurality of sample solutions is 50 μm). The time required for the homogenization is about 5 seconds. Since the time for passing through the reaction section of about 5 cm is about 6 seconds at the above flow rate, it can be expected that the solution is made uniform depending on diffusion.

ところが、たんぱく質等の高分子は拡散係数が1.0×10−10/s程度であり、上記のショ糖の1/5となる。従って、均一化に要する時間も5倍となるため、従来のマイクロチップでは試料溶液の均一化は困難となる。また、生体分子の反応においては、秒スケール又はそれ以下の速い反応も極めて多いため、このような反応をNMR測定によって観測するためには、混合後の試料溶液の均一化を効率的に行う必要がある。 However, a polymer such as protein has a diffusion coefficient of about 1.0 × 10 −10 m 2 / s, which is 1/5 of the above sucrose. Therefore, since the time required for homogenization is five times, it is difficult to homogenize the sample solution with the conventional microchip. In addition, in the reaction of biomolecules, since there are very many fast reactions of the second scale or less, in order to observe such reactions by NMR measurement, it is necessary to efficiently homogenize the sample solution after mixing. There is.

本発明の目的は、NMR測定用混合マイクロチップにおいて、複数の試料溶液を効率的に均一化することにある。   An object of the present invention is to efficiently uniformize a plurality of sample solutions in a mixed microchip for NMR measurement.

本発明に係るNMR測定用混合マイクロチップは、静磁場発生器の磁場中心部に配置され、混合済み溶液が流れる流路を有する観測部と、前記観測部の上流側にて前記観測部に隣接して接続された部分であって、複数の溶液が流される三次元流路構造を有する混合部と、を含む。   The mixed microchip for NMR measurement according to the present invention is disposed in the magnetic field center of the static magnetic field generator, and has an observation unit having a flow path through which the mixed solution flows, and is adjacent to the observation unit on the upstream side of the observation unit. And a mixing part having a three-dimensional flow channel structure through which a plurality of solutions are flowed.

上記の構成によると、三次元流路構造によって、複数の溶液が効率的に混合されて均一化される。また、観測部の近傍に混合部が配置されているため、複数の溶液の混合によって誘起された反応を、できる限り早い段階で観測することが可能となる。   According to the above configuration, a plurality of solutions are efficiently mixed and uniformed by the three-dimensional channel structure. In addition, since the mixing unit is disposed in the vicinity of the observation unit, it is possible to observe the reaction induced by the mixing of a plurality of solutions as early as possible.

前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して複数の溶液の混合を促進する構造を有する。   The three-dimensional flow path has a structure that promotes mixing of a plurality of solutions by operating a plurality of solution flows in three dimensions.

前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して少なくとも拡散による複数の溶液の混合を促進する構造を有する。   The three-dimensional flow path has a structure that promotes mixing of a plurality of solutions by at least diffusion by operating a plurality of solution flows in three dimensions.

上記の構成では、複数の溶液の距離が徐々に近くなり、これにより、例えば拡散による複数の溶液の混合が促進される。   In the above-described configuration, the distance between the plurality of solutions is gradually reduced, thereby promoting the mixing of the plurality of solutions by, for example, diffusion.

前記三次元流路構造は、複数の溶液の流れを三次元に操作して乱流を引き起こす構造を有する。   The three-dimensional flow path structure has a structure that causes a turbulent flow by operating a plurality of solution flows in three dimensions.

上記の構成によると、三次元流路構造によって、複数の溶液が三次元的に流れ、これにより、乱流が発生する。それ故、拡散のみによって複数の溶液を混合する場合と比べて、効率的に複数の溶液が混合されて均一化される。   According to said structure, a some solution flows three-dimensionally by a three-dimensional flow-path structure, and, thereby, a turbulent flow generate | occur | produces. Therefore, compared with the case where a plurality of solutions are mixed only by diffusion, the plurality of solutions are efficiently mixed and uniformed.

本発明に係るNMR測定用混合マイクロチップは、互いに貼り合わされた第1プレートと第2プレートとを含むプレート積層体を含み、前記第1プレートには第1溝パターンが形成されており、前記第2プレートには第2溝パターンが形成されており、前記第1プレートと前記第2プレートとが貼り合わされた状態で、前記第1プレートと前記第2プレートとに跨って前記三次元流路が形成されている。   The NMR measurement mixed microchip according to the present invention includes a plate stack including a first plate and a second plate bonded to each other, wherein the first plate has a first groove pattern formed thereon, A second groove pattern is formed on the two plates, and the three-dimensional flow path extends between the first plate and the second plate in a state where the first plate and the second plate are bonded together. Is formed.

前記三次元流路は、互いに連鎖した複数のユニットを含み、各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含み、前記分岐部では、溶液が分岐して複数の方向に分かれ、前記交差部では、複数の溶液が互いに交差し、前記合流部では、複数の溶液が合流する。   The three-dimensional flow path includes a plurality of units linked to each other, and each unit includes a branching portion, an intersecting portion, and a merging portion. In the branching portion, the solution branches and is divided into a plurality of directions, and the intersection In the section, the plurality of solutions intersect with each other, and in the joining section, the plurality of solutions join together.

上記の構成によると、複数のユニットによって、複数の溶液の分岐(分離)、交差及び合流が繰り返される。これにより、複数の溶液の混合が促され、単純な直線状流路において拡散のみによって複数の溶液を混合する場合と比べて、効率的に複数の溶液が混合されて均一化される。例えば、複数の溶液が、分岐、交差及び合流を繰り返すことにより、複数の溶液間の平均距離が近くなり、あるいは、一部の屈曲部における乱流の発生により、複数の溶液が効率的に混合されて均一化される。   According to said structure, the branching (separation), crossing, and confluence | merging of several solutions are repeated by several units. Thereby, mixing of a plurality of solutions is promoted, and a plurality of solutions are mixed and uniformed more efficiently than in a case where a plurality of solutions are mixed only by diffusion in a simple linear channel. For example, when multiple solutions are repeatedly branched, crossed, and merged, the average distance between the multiple solutions is reduced, or multiple solutions are efficiently mixed due to the occurrence of turbulent flow at some bends. Is made uniform.

前記交差部は、前記第1プレートに形成された傾斜した第1溝パターンと、前記第2プレートに形成された逆傾斜した第2溝パターンと、の交点において形成される。   The intersecting portion is formed at an intersection of an inclined first groove pattern formed on the first plate and an inversely inclined second groove pattern formed on the second plate.

前記第1溝パターンは、前記第1プレートにおいて第1方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含み、前記第2溝パターンは、前記第2プレートにおいて前記第1方向とは逆の第2方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含む。   The first groove pattern includes a plurality of inclined grooves inclined in a first direction in the first plate, and the second groove pattern is inclined in a second direction opposite to the first direction in the second plate. A plurality of inclined grooves.

前記交差部において、前記プレート積層体の厚さ方向に複数の溶液が接触又は作用し合う。   At the intersection, a plurality of solutions contact or act in the thickness direction of the plate laminate.

前記三次元流路は、当該NMR測定用混合マイクロチップの平面方向と厚さ方向との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である。   The three-dimensional flow path is a flow path having a structure that is refracted at a right angle or an acute angle in both the planar direction and the thickness direction of the NMR measurement mixed microchip.

本発明によると、NMR測定用混合マイクロチップにおいて、複数の溶液を効率的に均一化することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to efficiently uniformize a plurality of solutions in the NMR measurement mixed microchip.

NMR装置を示す図である。It is a figure which shows an NMR apparatus. 第1実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を上面側から見た図である。It is the figure which looked at the whole structure of the microchip which concerns on 1st Embodiment from the upper surface side. 第1実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を下面側から見た図である。It is the figure which looked at the whole structure of the microchip which concerns on 1st Embodiment from the lower surface side. 第1実施形態に係る三次元流路の全体の構成を上面側から見た図である。It is the figure which looked at the whole structure of the three-dimensional flow path which concerns on 1st Embodiment from the upper surface side. 第1実施形態に係る三次元流路の一部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a part of three-dimensional flow path which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る上側プレートの全体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the whole upper plate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る中側プレートの全体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the whole inside plate which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る下側プレートの全体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the whole lower plate which concerns on 1st Embodiment. NMR測定のシーケンスを示す図である。It is a figure which shows the sequence of NMR measurement. スペクトルを示す図である。It is a figure which shows a spectrum. 解析結果を示す図である。It is a figure which shows an analysis result. 解析結果を示す図である。It is a figure which shows an analysis result. 変形例に係るNMR装置を示す図である。It is a figure which shows the NMR apparatus which concerns on a modification. 第2実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を上面側から見た図である。It is the figure which looked at the whole structure of the microchip which concerns on 2nd Embodiment from the upper surface side. 第2実施形態に係るマイクロチップの全体の構成を下面側から見た図である。It is the figure which looked at the whole structure of the microchip which concerns on 2nd Embodiment from the lower surface side. 第2実施形態に係る三次元流路の一部の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of a part of three-dimensional flow path which concerns on 2nd Embodiment.

[第1実施形態]
以下、第1実施形態に係るNMR装置について説明する。図1には、第1実施形態に係るNMR装置の一例が示されている。NMR装置10は、試料中の観測核によって生じたNMR信号を測定する装置である。
[First Embodiment]
Hereinafter, the NMR apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 1 shows an example of an NMR apparatus according to the first embodiment. The NMR apparatus 10 is an apparatus that measures an NMR signal generated by an observation nucleus in a sample.

静磁場発生装置12は静磁場を発生する装置であり、その中央部には、垂直方向に延びる空洞部としてのボアが形成されている。NMRプローブ14は、大別して、挿入部と基部によって構成されている。NMRプローブ14の挿入部は、それ全体として垂直方向に伸長した円筒形状を有し、静磁場発生装置12のボア内に挿入される。   The static magnetic field generating device 12 is a device that generates a static magnetic field, and a bore as a hollow portion extending in the vertical direction is formed at the center thereof. The NMR probe 14 is roughly divided into an insertion part and a base part. The insertion portion of the NMR probe 14 has a cylindrical shape extending in the vertical direction as a whole, and is inserted into the bore of the static magnetic field generator 12.

NMRプローブ14の挿入部内には、試料管16が配置されており、その試料管16内に、流路が形成されたマイクロチップ18が配置されている。このマイクロチップ18が、NMR測定用混合マイクロチップの一例に相当する。マイクロチップ18は、混合部20と観測部22を含む。混合部20にて複数の試料溶液が混合され、混合済み溶液が観測部22に送られる。観測部22は、静磁場発生装置12の磁場中心部に配置され、観測部22に到達した混合済み溶液からのNMR信号が検出される。試料管16内には、静磁場のロックをかけるための重水素化溶媒24が満たされている。   A sample tube 16 is disposed in the insertion portion of the NMR probe 14, and a microchip 18 in which a flow path is formed is disposed in the sample tube 16. This microchip 18 corresponds to an example of a mixed microchip for NMR measurement. The microchip 18 includes a mixing unit 20 and an observation unit 22. A plurality of sample solutions are mixed in the mixing unit 20, and the mixed solution is sent to the observation unit 22. The observation unit 22 is disposed at the center of the magnetic field of the static magnetic field generator 12 and detects an NMR signal from the mixed solution that has reached the observation unit 22. The sample tube 16 is filled with a deuterated solvent 24 for applying a static magnetic field lock.

シリンジポンプ26によって、複数の試料溶液がマイクロチップ18に供給される。マイクロチップ18とシリンジポンプ26は、例えば、注入用チューブ28,30(例えばキャピラリーチューブ)によって接続されている。例えば、試料溶液Aが、シリンジポンプ26によって、注入用チューブ28を通して、マイクロチップ18に注入される。同様に、試料溶液Bが、シリンジポンプ26によって、注入用チューブ30を通して、マイクロチップ18に注入される。マイクロチップ18に注入された複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)は、混合部20にて混合して均一化され、観測部22に到達したときに、NMR測定対象の試料となる。例えば、複数の試料溶液の反応の様子がリアルタイムで観測される。複数の試料溶液をマイクロチップ18に継続的に注入しつつ、NMR測定が行われてもよいし、マイクロチップ18への複数の試料溶液の注入を停止した状態で、NMR測定が行われてもよい。マイクロチップ18には排出用チューブ32が接続されており、混合部20から排出された試料溶液(複数の試料溶液が混合した溶液)は、排出用チューブ32を通ってマイクロチップ18の外部に排出される。マイクロチップ18については後で詳しく説明する。   A plurality of sample solutions are supplied to the microchip 18 by the syringe pump 26. The microchip 18 and the syringe pump 26 are connected by, for example, injection tubes 28 and 30 (for example, capillary tubes). For example, the sample solution A is injected into the microchip 18 through the injection tube 28 by the syringe pump 26. Similarly, the sample solution B is injected into the microchip 18 through the injection tube 30 by the syringe pump 26. A plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) injected into the microchip 18 are mixed and homogenized by the mixing unit 20, and when they reach the observation unit 22, become samples for NMR measurement. For example, the state of reaction of a plurality of sample solutions is observed in real time. The NMR measurement may be performed while continuously injecting a plurality of sample solutions into the microchip 18, or the NMR measurement may be performed with the injection of the plurality of sample solutions into the microchip 18 stopped. Good. A discharge tube 32 is connected to the microchip 18, and the sample solution discharged from the mixing unit 20 (a solution in which a plurality of sample solutions are mixed) is discharged outside the microchip 18 through the discharge tube 32. Is done. The microchip 18 will be described in detail later.

分光計34の制御ユニット36とシリンジポンプ26が、ケーブル38によって接続されている。制御ユニット36による制御によって、シリンジポンプ26のON/OFF(試料溶液の供給とその停止)のタイミングと、NMR測定におけるパルスの出力及びデータ取得のタイミングが制御される。   The control unit 36 of the spectrometer 34 and the syringe pump 26 are connected by a cable 38. Control by the control unit 36 controls the timing of ON / OFF of the syringe pump 26 (supply of sample solution and its stop), the output of pulses in NMR measurement, and the timing of data acquisition.

NMRプローブ14のプローブヘッド内には検出回路が設けられている。検出回路はNMR信号に同調された共振回路であり、NMR信号を検出するための検出コイル、同調用可変コンデンサ、及び、整合用可変コンデンサ等の電子部品を含む。同調用可変コンデンサ及び整合用可変コンデンサの各設定値(容量)を変えることにより、検出回路の特性が最適化される。検出コイルによって検出されたNMR信号(受信信号)は、分光計34に送られる。分光計34は、受信信号に対して所定の処理を適用することで、例えば分光スペクトルを生成し、また、それに対して必要な解析等を実行する。その処理結果は、図示しない表示部に表示される。   A detection circuit is provided in the probe head of the NMR probe 14. The detection circuit is a resonance circuit tuned to the NMR signal, and includes electronic components such as a detection coil for detecting the NMR signal, a tuning variable capacitor, and a matching variable capacitor. The characteristics of the detection circuit are optimized by changing each setting value (capacitance) of the tuning variable capacitor and the matching variable capacitor. The NMR signal (reception signal) detected by the detection coil is sent to the spectrometer 34. The spectrometer 34 generates, for example, a spectrum by applying predetermined processing to the received signal, and performs necessary analysis and the like on the spectrum. The processing result is displayed on a display unit (not shown).

以下、マイクロチップ18について詳しく説明する。   Hereinafter, the microchip 18 will be described in detail.

図2,3を参照して、マイクロチップ18の全体の構成について説明する。図2は、マイクロチップ18の全体の構成を上面側(Z方向)から見た図であり、図3は、マイクロチップ18の全体の構成を下面側(Z方向とは反対の方向)から見た図である。なお、図中のX軸、Y軸及びZ軸は、互いに直交する軸である。X軸の方向はマイクロチップ18の短手方向であり、Y軸の方向はマイクロチップ18の長手方向であり、Z軸の方向はマイクロチップ18の厚さ方向である。   The entire configuration of the microchip 18 will be described with reference to FIGS. 2 is a view of the entire configuration of the microchip 18 as viewed from the upper surface side (Z direction), and FIG. 3 is a view of the entire configuration of the microchip 18 as viewed from the lower surface side (direction opposite to the Z direction). It is a figure. In the figure, the X axis, the Y axis, and the Z axis are axes orthogonal to each other. The X-axis direction is the short direction of the microchip 18, the Y-axis direction is the longitudinal direction of the microchip 18, and the Z-axis direction is the thickness direction of the microchip 18.

マイクロチップ18は、複数のプレートを含むプレート積層体である。各プレートは、例えば長方形の形状を有するガラス製の板状部材である。図2に示すように、マイクロチップ18は、上流側から下流側にかけて、導入部40と混合部20と観測部22とを含む。   The microchip 18 is a plate stack including a plurality of plates. Each plate is a plate member made of glass having a rectangular shape, for example. As shown in FIG. 2, the microchip 18 includes an introduction unit 40, a mixing unit 20, and an observation unit 22 from the upstream side to the downstream side.

導入部40は、複数の試料溶液を混合部20に導入するための部分であり、複数の導入流路(例えば導入流路42,44)を含む。導入流路42は、例えば試料溶液Aを混合部20に導入するための流路であり、導入流路44は、例えば試料溶液Bを混合部20に導入するための流路である。図2に示す例では、導入流路42,44は、直線状の流路である。もちろん、導入流路42,44は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。なお、導入流路42,44は、他の部分の流路よりも太くてもよい。例えば、導入流路42には注入用チューブ28の先端が挿入され、導入流路44には注入用チューブ30の先端が挿入される。導入流路42,44の太さは、注入用チューブ28,30の外径の大きさに対応している。   The introduction unit 40 is a part for introducing a plurality of sample solutions into the mixing unit 20, and includes a plurality of introduction channels (for example, introduction channels 42 and 44). The introduction channel 42 is a channel for introducing the sample solution A into the mixing unit 20, for example, and the introduction channel 44 is a channel for introducing the sample solution B into the mixing unit 20, for example. In the example shown in FIG. 2, the introduction flow paths 42 and 44 are linear flow paths. Of course, the introduction flow paths 42 and 44 may be curved flow paths, or may be flow paths including a straight portion and a curved portion. The introduction channels 42 and 44 may be thicker than the other channels. For example, the tip of the injection tube 28 is inserted into the introduction channel 42, and the tip of the injection tube 30 is inserted into the introduction channel 44. The thickness of the introduction flow paths 42 and 44 corresponds to the size of the outer diameter of the injection tubes 28 and 30.

導入流路42の一方端部42a(上流側の端部)には、例えば注入用チューブ28が接続され、注入用チューブ28を介して試料溶液Aが導入流路42に注入される。より詳しく説明すると、注入用チューブ28の先端は、例えば、導入流路42において他方端部42bまで挿入される。同様に、導入流路44の一方端部44a(上流側の端部)には、例えば注入用チューブ30が接続され、注入用チューブ30を介して試料溶液Bが導入流路44に注入される。より詳しく説明すると、注入用チューブ30の先端は、例えば、導入流路44において他方端部44bまで挿入される。導入流路42の他方端部42b(下流側の端部)は、後述する三次元流路46の一方端部46a(上流側の端部)に繋がっており、これにより、導入流路42と三次元流路46が連通している。同様に、導入流路44の他方端部44b(下流側の端部)は、三次元流路46の一方端部46b(上流側の端部)に繋がっており、これにより、導入流路44と三次元流路46が連通している。   For example, an injection tube 28 is connected to one end portion 42 a (upstream end portion) of the introduction channel 42, and the sample solution A is injected into the introduction channel 42 via the injection tube 28. More specifically, the distal end of the injection tube 28 is inserted, for example, to the other end 42b in the introduction flow path 42. Similarly, for example, an injection tube 30 is connected to one end 44 a (upstream end) of the introduction channel 44, and the sample solution B is injected into the introduction channel 44 via the injection tube 30. . More specifically, the distal end of the injection tube 30 is inserted up to the other end 44b in the introduction flow path 44, for example. The other end 42b (downstream end) of the introduction flow path 42 is connected to one end 46a (upstream end) of a three-dimensional flow path 46 to be described later. A three-dimensional flow path 46 communicates. Similarly, the other end 44 b (downstream end) of the introduction flow path 44 is connected to one end 46 b (upstream end) of the three-dimensional flow path 46, whereby the introduction flow path 44. And the three-dimensional channel 46 communicate with each other.

混合部20は、導入部40の下流側、かつ、観測部22の上流側にて、観測部22に隣接して接続された部分であり、複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)が流される三次元流路46を含む。三次元流路46は、複数の試料溶液の流れを三次元的に操作して乱流を引き起こす構造を有する。三次元流路46は、複数の分岐部、交差部及び合流部を有しており、複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)は、三次元流路46内において、分岐、交差及び合流を繰り返す。これにより、複数の試料溶液は、三次元流路46内で混合され、混合された試料溶液の均一化が図られる。その際、乱流が発生して、試料溶液の混合及び均一化が促進される。三次元流路46の構成については後で詳しく説明する。   The mixing unit 20 is a portion connected adjacent to the observation unit 22 on the downstream side of the introduction unit 40 and the upstream side of the observation unit 22, and a plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) are provided. It includes a three-dimensional flow path 46 that is flowed. The three-dimensional flow path 46 has a structure that causes turbulence by three-dimensionally manipulating the flow of a plurality of sample solutions. The three-dimensional channel 46 has a plurality of branch portions, intersections, and junctions, and a plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) branch, intersect, and merge in the three-dimensional channel 46. repeat. Thereby, the plurality of sample solutions are mixed in the three-dimensional flow path 46, and the mixed sample solutions are made uniform. At that time, a turbulent flow is generated to promote mixing and homogenization of the sample solution. The configuration of the three-dimensional channel 46 will be described in detail later.

三次元流路46の一方端部46a(上流側の端部)は、導入流路42の他方端部42b(下流側の端部)に繋がっており、三次元流路46の一方端部46b(上流側の端部)は、導入流路44の他方端部44b(下流側の端部)に繋がっている。導入流路42内を流れてきた試料溶液Aは、一方端部46aから三次元流路46内に流入する。同様に、導入流路44内を流れてきた試料溶液Bは、一方端部46bから三次元流路46内に流入する。三次元流路46の他方端部46c(下流側の端部)は、後述する観測流路48の一方端部48a(上流側の端部)に繋がっており、これにより、三次元流路46と観測流路48が連通している。   One end 46a (upstream end) of the three-dimensional channel 46 is connected to the other end 42b (downstream end) of the introduction channel 42, and one end 46b of the three-dimensional channel 46. The (upstream end) is connected to the other end 44 b (downstream end) of the introduction channel 44. The sample solution A that has flowed through the introduction channel 42 flows into the three-dimensional channel 46 from one end 46a. Similarly, the sample solution B that has flowed through the introduction channel 44 flows into the three-dimensional channel 46 from one end 46b. The other end 46c (downstream end) of the three-dimensional flow path 46 is connected to one end 48a (upstream end) of the observation flow path 48 described later. And the observation channel 48 communicate with each other.

観測部22は、静磁場発生装置12の磁場中心部に配置される部分であり、混合部20によって混合された試料溶液(混合済み試料溶液)が流れる観測流路48を含む。観測流路48内の混合済み溶液からのNMR信号が検出される。観測流路48は、例えば、直線状の2つの流路が曲線状流路によって繋げられた構造を有している。もちろん、観測流路48の形状は、これ以外の形状であってもよい。   The observation unit 22 is a portion arranged at the magnetic field center of the static magnetic field generator 12 and includes an observation channel 48 through which the sample solution mixed by the mixing unit 20 (mixed sample solution) flows. An NMR signal from the mixed solution in the observation channel 48 is detected. The observation channel 48 has, for example, a structure in which two linear channels are connected by a curved channel. Of course, the shape of the observation channel 48 may be other than this.

観測流路48の一方端部48a(上流側の端部)は、三次元流路46の他方端部46c(下流側の端部)に繋がっている。三次元流路46内を流れることで複数の試料溶液は混合され、混合済みの試料溶液が、一方端部48aから観測流路48内に流入する。観測流路48の他方端部48b(下流側の端部)は、後述する排出流路50(図3参照)の一方端部50aに繋がっており、これにより、観測流路48と排出流路50が連通している。   One end 48 a (upstream end) of the observation flow channel 48 is connected to the other end 46 c (downstream end) of the three-dimensional flow channel 46. A plurality of sample solutions are mixed by flowing in the three-dimensional flow path 46, and the mixed sample solution flows into the observation flow path 48 from one end 48a. The other end 48b (downstream end) of the observation channel 48 is connected to one end 50a of a discharge channel 50 (see FIG. 3), which will be described later, whereby the observation channel 48 and the discharge channel are connected. 50 communicates.

図3に示すように、マイクロチップ18は、上述した導入部40、混合部20及び観測部22の他、排出流路50を含む。図3に示す例では、排出流路50は、直線状の流路である。もちろん、排出流路50は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。排出流路50には排出用チューブ32の先端が挿入される。排出流路50において、排出用チューブ32の先端が挿入される部分の太さは、排出用チューブ32の外径の大きさに対応しており、他の部分の流路よりも太くてもよい。   As shown in FIG. 3, the microchip 18 includes a discharge channel 50 in addition to the introduction unit 40, the mixing unit 20, and the observation unit 22 described above. In the example shown in FIG. 3, the discharge channel 50 is a linear channel. Of course, the discharge channel 50 may be a curved channel, or may be a channel including a straight portion and a curved portion. The tip of the discharge tube 32 is inserted into the discharge channel 50. In the discharge flow channel 50, the thickness of the portion into which the tip of the discharge tube 32 is inserted corresponds to the outer diameter of the discharge tube 32, and may be thicker than the flow channels of other portions. .

排出流路50の一方端部50a(上流側の端部)は、観測流路48の他方端部48b(下流側の端部)(図2参照)に繋がっている。観測流路48内を流れてきた混合済みの試料溶液は、一方端部50aから排出流路50内に流入する。排出流路50の他方端部50b(下流側の端部)は、排出用チューブ32に接続されている。より詳しく説明すると、排出用チューブ32の先端は、例えば、排出流路50において、太い部分と細い部分との境界の位置まで挿入される。排出流路50内を流れてきた混合済みの試料溶液は、他方端部50bから排出用チューブ32に排出される。これにより、混合済みの試料溶液が、マイクロチップ18の外部に排出される。   One end 50a (upstream end) of the discharge channel 50 is connected to the other end 48b (downstream end) of the observation channel 48 (see FIG. 2). The mixed sample solution that has flowed through the observation channel 48 flows into the discharge channel 50 from one end 50a. The other end 50 b (downstream end) of the discharge channel 50 is connected to the discharge tube 32. More specifically, the distal end of the discharge tube 32 is inserted to the position of the boundary between the thick portion and the thin portion in the discharge flow path 50, for example. The mixed sample solution flowing in the discharge channel 50 is discharged to the discharge tube 32 from the other end 50b. Thereby, the mixed sample solution is discharged to the outside of the microchip 18.

以下、三次元流路46の構成について詳しく説明する。   Hereinafter, the configuration of the three-dimensional channel 46 will be described in detail.

図4を参照して、三次元流路46の全体の構成について説明する。図4は、三次元流路46を上面側(Z方向)から見た図である。三次元流路46は、互いに連鎖した複数のユニット(例えば、ユニット52a〜52e)を含む。図4に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット52a〜52eが配置されている。各ユニットは、三次元流路46の一部を構成する三次元流路であり、互いに隣り合うユニットに繋がっている(連通している)。複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)が、三次元流路46の一方端部46a,46bから上流側のユニット52a内に流入し、上流側のユニット52aから下流側のユニット52eにかけて流れる。その流れの最中に、複数の試料溶液が混合される。混合済みの試料溶液は、ユニット52eから観測流路48に流入する。   With reference to FIG. 4, the whole structure of the three-dimensional flow path 46 is demonstrated. FIG. 4 is a view of the three-dimensional channel 46 as viewed from the upper surface side (Z direction). The three-dimensional flow path 46 includes a plurality of units (for example, the units 52a to 52e) linked to each other. In the example illustrated in FIG. 4, units 52 a to 52 e are arranged from the upstream side to the downstream side. Each unit is a three-dimensional flow path that constitutes a part of the three-dimensional flow path 46, and is connected (communicated) to units adjacent to each other. A plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) flow into the upstream unit 52a from one end portions 46a and 46b of the three-dimensional channel 46, and flow from the upstream unit 52a to the downstream unit 52e. . During the flow, a plurality of sample solutions are mixed. The mixed sample solution flows into the observation channel 48 from the unit 52e.

図5を参照して、三次元流路46を構成する各ユニットについて詳しく説明する。図5は、三次元流路46の一部の斜視図である。   With reference to FIG. 5, each unit which comprises the three-dimensional flow path 46 is demonstrated in detail. FIG. 5 is a perspective view of a part of the three-dimensional flow path 46.

各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含む。分岐部では、試料溶液が分岐して複数の方向に分かれる。交差部では、複数の試料溶液が互いに交差する。合流部では、複数の試料溶液が合流する。   Each unit includes a branch portion, an intersection portion, and a junction portion. In the branch part, the sample solution is branched and divided into a plurality of directions. At the intersection, a plurality of sample solutions intersect each other. In the junction, a plurality of sample solutions are joined.

例えば、三次元流路46の一方端部46aから三次元流路46内に流入した試料溶液Aは、上側流路54内を流れてユニット52aに流入する。同様に、三次元流路46の一方端部46bから三次元流路46内に流入した試料溶液Bは、下側流路56内を流れてユニット52aに流入する。三次元流路46内においては、上側流路54と下側流路56とは互いに高さの異なる位置に配置されている。つまり、上側流路54と下側流路56は、マイクロチップ18の厚さ方向(Z方向)において、互いに異なる位置に配置されている。   For example, the sample solution A that has flowed into the three-dimensional channel 46 from one end 46a of the three-dimensional channel 46 flows through the upper channel 54 and into the unit 52a. Similarly, the sample solution B that has flowed into the three-dimensional channel 46 from the one end 46b of the three-dimensional channel 46 flows through the lower channel 56 and into the unit 52a. In the three-dimensional flow path 46, the upper flow path 54 and the lower flow path 56 are arranged at different heights. That is, the upper flow path 54 and the lower flow path 56 are disposed at different positions in the thickness direction (Z direction) of the microchip 18.

ユニット52aは、上流側から下流側にかけて、分岐部58と、交差部60と、合流部62と、を含む。分岐部58は、上側流路54の下流側の端部に形成された上側分岐点58aと、下側流路56の下流側の端部に形成された下側分岐点58bと、を含む。上側分岐点58aでは、上側流路54内を流れてきた試料溶液Aが分岐して下流側の複数の方向に分かれる。下側分岐点58bでは、下側流路56内を流れてきた試料溶液Bが分岐して下流側の複数の方向に分かれる。   The unit 52a includes a branching portion 58, a crossing portion 60, and a merging portion 62 from the upstream side to the downstream side. The branch portion 58 includes an upper branch point 58 a formed at the downstream end of the upper flow path 54 and a lower branch point 58 b formed at the downstream end of the lower flow path 56. At the upper branch point 58a, the sample solution A flowing in the upper flow path 54 is branched and divided into a plurality of downstream directions. At the lower branch point 58b, the sample solution B flowing in the lower flow path 56 is branched and divided into a plurality of downstream directions.

交差部60は、分岐部58にて下流側に向けて分岐した複数の交差流路を含む。例えば、上側流路54が、上側分岐点58aにて下流側に向けて複数の上側交差流路60a(例えば3つの上側交差流路60a)に分岐している。同様に、下側流路56が、下側分岐点58bにて下流側に向けて複数の下側交差流路60b(例えば3つの下側交差流路60b)に分岐している。なお、上側交差流路60aと下側交差流路60bの数は一例であり、交差部60は、複数の上側交差流路60aと複数の下側交差流路60bを含んでいればよい。図5に示す例では、上側交差流路60aと下側交差流路60bは、直線状の流路である。もちろん、上側交差流路60aと下側交差流路60bは、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。   The intersecting portion 60 includes a plurality of intersecting flow paths branched toward the downstream side at the branching portion 58. For example, the upper channel 54 is branched into a plurality of upper cross channels 60a (for example, three upper cross channels 60a) toward the downstream side at the upper branch point 58a. Similarly, the lower channel 56 is branched into a plurality of lower cross channels 60b (for example, three lower cross channels 60b) toward the downstream side at the lower branch point 58b. In addition, the number of the upper side cross flow path 60a and the lower side cross flow path 60b is an example, and the crossing part 60 should just contain the some upper side cross flow path 60a and the some lower side cross flow path 60b. In the example shown in FIG. 5, the upper cross flow channel 60a and the lower cross flow channel 60b are linear flow channels. Of course, the upper cross flow path 60a and the lower cross flow path 60b may be curved flow paths, or may be flow paths including a straight portion and a curved portion.

上側交差流路60aは、三次元流路46内において、上側流路54と同じ高さに形成された流路、つまり、マイクロチップ18の厚さ方向(Z方向)において、上側流路54と同じ高さに形成された流路である。同様に、下側交差流路60bは、三次元流路46内において、下側流路56と同じ高さに形成された流路、つまり、マイクロチップ18の厚さ方向(Z方向)において、下側流路56と同じ高さに形成された流路である。   The upper intersecting channel 60a is a channel formed at the same height as the upper channel 54 in the three-dimensional channel 46, that is, in the thickness direction (Z direction) of the microchip 18, It is the flow path formed in the same height. Similarly, the lower cross channel 60b is a channel formed at the same height as the lower channel 56 in the three-dimensional channel 46, that is, in the thickness direction (Z direction) of the microchip 18. It is a channel formed at the same height as the lower channel 56.

上側交差流路60a群の中の少なくとも1つの流路(図5に示す例では2つの上側交差流路60a)が、マイクロチップ18の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。下側交差流路60b群の中の少なくとも1つの流路(図5に示す例では2つの下側交差流路60b)が、上側交差流路60aの傾斜方向とは逆の方向に、斜めに形成されている。そのため、1又は複数の上側交差流路60aと1又は複数の下側交差流路60bとが交差し、これにより、1又は複数の交点60c(図5に示す例では3つの交点60c)が形成される。上側交差流路60a群と下側交差流路60b群は、マイクロチップ18内において、互いに異なる高さの位置(Z方向の位置)に形成されており、交点60cにおいては、上側交差流路60aの下側部分(下側交差流路60bに対向する部分)と、下側交差流路60bの上側部分(上側交差流路60aに対向する部分)と、が繋がった状態で(連通した状態で)、上側交差流路60aと下側交差流路60bとが交差する。交点60cにおいては、上側交差流路60a内の試料溶液と下側交差流路60b内の試料溶液とが互いに接触する。例えば、上側交差流路60a内の試料溶液の下側界面(下側交差流路60bに対向する部分)と、下側交差流路60b内の試料溶液の上側界面(上側交差流路60aに対向する部分)と、が互いに接触する。互いに流れる方向が異なる複数の試料溶液の表面同士が接触することで、複数の試料溶液はあたかもこすれるように流れる。これにより、複数の試料溶液の混合が促進される。例えば、交点60cにて乱流が発生し易くなる場合がある。その場合、乱流によって、複数の試料溶液の混合が促進され、均一化が図れる。また、上側交差流路60a内を流れてきた試料溶液の一部が下側交差流路60b内に流入し、下側交差流路60b内を流れてきた試料溶液の一部が上側交差流路60a内に流入する。これによっても、複数の試料溶液の混合が促進される。   At least one of the upper intersecting channels 60a (two upper intersecting channels 60a in the example shown in FIG. 5) is formed obliquely with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the microchip 18. Yes. At least one channel in the group of lower cross channels 60b (two lower cross channels 60b in the example shown in FIG. 5) is slanted in a direction opposite to the inclination direction of the upper cross channel 60a. Is formed. Therefore, one or a plurality of upper intersection channels 60a and one or a plurality of lower intersection channels 60b intersect, thereby forming one or a plurality of intersections 60c (three intersections 60c in the example shown in FIG. 5). Is done. The upper cross flow channel 60a group and the lower cross flow channel 60b group are formed at different height positions (positions in the Z direction) in the microchip 18, and at the intersection 60c, the upper cross flow channel 60a. In a state in which the lower side portion (the portion facing the lower cross flow channel 60b) and the upper portion of the lower cross flow channel 60b (the portion facing the upper cross flow channel 60a) are connected (in a connected state). ), The upper cross flow channel 60a and the lower cross flow channel 60b intersect. At the intersection 60c, the sample solution in the upper cross channel 60a and the sample solution in the lower cross channel 60b come into contact with each other. For example, the lower interface of the sample solution in the upper cross flow channel 60a (the portion facing the lower cross flow channel 60b) and the upper interface of the sample solution in the lower cross flow channel 60b (facing the upper cross flow channel 60a). And the part to be in contact with each other. By contacting the surfaces of a plurality of sample solutions having different flow directions, the plurality of sample solutions flow as if rubbing. Thereby, mixing of a plurality of sample solutions is promoted. For example, a turbulent flow may easily occur at the intersection 60c. In that case, mixing of a plurality of sample solutions is promoted by the turbulent flow, and uniformization can be achieved. Further, a part of the sample solution flowing in the upper cross flow path 60a flows into the lower cross flow path 60b, and a part of the sample solution flowing in the lower cross flow path 60b is the upper cross flow path. It flows into 60a. This also facilitates mixing of a plurality of sample solutions.

合流部62は、上側交差流路60aと下側交差流路60bとが合流する複数の合流流路を含む。図5に示す例では、合流部62は、3つの合流流路(合流流路62a,62b,62c)を含む。合流流路62a,62b,62cは、マイクロチップ18の短手方向(X方向)に並んで配置されている。各合流流路の断面の大きさは、例えば、上側交差流路60aの断面の大きさと下側交差流路60bの断面の大きさとの合計の大きさである。もちろん、各合流流路の断面の大きさは、その合計以外の大きさであってもよい。各合流流路は、マイクロチップ18の長手方向(Y方向)に沿った直線状の流路である。もちろん、各合流流路は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。各合流流路においては、上側交差流路60a内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路60bを流れてきた試料溶液と、が合流する。合流流路においては、例えば、拡散や乱流が発生し、これにより、複数の試料溶液が混合される。   The merging portion 62 includes a plurality of merging channels where the upper intersecting channel 60a and the lower intersecting channel 60b merge. In the example illustrated in FIG. 5, the merging unit 62 includes three merging channels (merging channels 62 a, 62 b, and 62 c). The merge flow paths 62a, 62b, and 62c are arranged side by side in the short direction (X direction) of the microchip 18. The size of the cross section of each merge channel is, for example, the total size of the size of the cross section of the upper cross channel 60a and the size of the cross section of the lower cross channel 60b. Of course, the size of the cross section of each merging channel may be other than the total. Each merging channel is a linear channel along the longitudinal direction (Y direction) of the microchip 18. Of course, each merging channel may be a curved channel or a channel including a straight portion and a curved portion. In each merge channel, the sample solution flowing in the upper cross channel 60a and the sample solution flowing in the lower cross channel 60b merge. In the merging channel, for example, diffusion or turbulence occurs, whereby a plurality of sample solutions are mixed.

ユニット52aの下流側には別のユニット52bが形成されている。ユニット52bも、ユニット52aと同様に、上流側から下流側にかけて、分岐部64と、交差部66と、合流部68と、を含む。   Another unit 52b is formed on the downstream side of the unit 52a. Similarly to the unit 52a, the unit 52b includes a branching portion 64, a crossing portion 66, and a joining portion 68 from the upstream side to the downstream side.

ユニット52bの分岐部64は、ユニット52aの合流部62の下流側の端部に相当する部分である。分岐部64では、合流部62に含まれる合流流路62a,62b,62c内を流れてきた試料溶液が分岐して下流側の複数の方向に分かれる。   The branching portion 64 of the unit 52b is a portion corresponding to the downstream end of the joining portion 62 of the unit 52a. In the branch part 64, the sample solution flowing in the merge flow paths 62a, 62b, 62c included in the merge part 62 is branched and divided into a plurality of downstream directions.

交差部66は、分岐部64にて下流側に向けて分岐した複数の交差流路(複数の上側交差流路66aと複数の下側交差流路66b)を含む。例えば、合流流路62aが、下流側に向けて2つの上側交差流路66aに分岐しており、合流流路62bが、下流側に向けて1つの上側交差流路66aと1つの下側交差流路66bとに分岐しており、合流流路62cが、下流側に向けて2つの下側交差流路66bに分岐している。なお、上側交差流路66aと下側交差流路66bの数は一例であり、交差部66は、複数の上側交差流路66aと複数の下側交差流路66bを含んでいればよい。図5に示す例では、上側交差流路66aと下側交差流路66bは、直線状の流路である。もちろん、上側交差流路66aと下側交差流路66bは、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。   The intersecting portion 66 includes a plurality of intersecting channels (a plurality of upper intersecting channels 66 a and a plurality of lower intersecting channels 66 b) branched toward the downstream side at the branching portion 64. For example, the merging channel 62a is branched into two upper intersecting channels 66a toward the downstream side, and the merging channel 62b is composed of one upper intersecting channel 66a and one lower intersection toward the downstream side. The flow path branches into the flow path 66b, and the merge flow path 62c branches into two lower cross flow paths 66b toward the downstream side. Note that the number of the upper cross flow channel 66a and the lower cross flow channel 66b is an example, and the crossing portion 66 may include a plurality of upper cross flow channels 66a and a plurality of lower cross flow channels 66b. In the example shown in FIG. 5, the upper cross flow channel 66a and the lower cross flow channel 66b are linear flow channels. Of course, the upper cross flow channel 66a and the lower cross flow channel 66b may be curved flow channels, or may be flow channels including straight portions and curved portions.

上側交差流路66aは、三次元流路46内において、上側流路54及び上側交差流路60aと同じ高さに形成された流路であり、下側交差流路66bは、下側流路56及び下側交差流路60bと同じ高さに形成された流路である。   The upper cross flow channel 66a is a flow channel formed at the same height as the upper flow channel 54 and the upper cross flow channel 60a in the three-dimensional flow channel 46, and the lower cross flow channel 66b is a lower flow channel. 56 and the flow path formed at the same height as the lower cross flow path 60b.

各上側交差流路66aは、マイクロチップ18の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。各下側交差流路66bは、上側交差流路66aの傾斜方向とは逆の方向に、斜めに形成されている。そのため、1又は複数の上側交差流路66aと1又は複数の下側交差流路66bとが交差し、これにより、1又は複数の交点66cが形成される。上側交差流路66a群と下側交差流路66b群は、マイクロチップ18内において、互いに異なる高さの位置(Z方向の位置)に形成されており、交点66cにおいては、上側交差流路66aの下側部分(下側交差流路66bに対向する部分)と、下側交差流路66bの上側部分(上側交差流路66aに対向する部分)と、が繋がった状態で(連通した状態で)、上側交差流路66aと下側交差流路66bとが交差する。交点66cにおいては、上側交差流路66a内の試料溶液と下側交差流路66b内の試料溶液とが互いに接触する。例えば、上側交差流路66a内の試料溶液の下側界面(下側交差流路66bに対向する部分)と、下側交差流路66b内の試料溶液の上側界面(上側交差流路66aに対向する部分)と、が互いに接触する。互いに流れる方向が異なる複数の試料溶液の表面同士が接触することで、複数の試料溶液はあたかもこすれるように流れる。これにより、複数の試料溶液の混合が促進される。例えば、交点66cにて乱流が発生し易くなる場合がある。その場合、その乱流によって、複数の試料溶液の混合及び均一化が促進される。また、上側交差流路66a内を流れてきた試料溶液の一部が下側交差流路66b内に流入し、下側交差流路66b内を流れてきた試料溶液の一部が上側交差流路66a内に流入する。これによっても、複数の試料溶液の混合が促進される。   Each upper cross channel 66 a is formed obliquely with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the microchip 18. Each lower cross flow channel 66b is formed obliquely in a direction opposite to the inclination direction of the upper cross flow channel 66a. Therefore, one or a plurality of upper cross flow paths 66a and one or a plurality of lower cross flow paths 66b intersect, thereby forming one or a plurality of intersection points 66c. The upper cross flow channel 66a group and the lower cross flow channel 66b group are formed at different height positions (positions in the Z direction) in the microchip 18, and at the intersection 66c, the upper cross flow channel 66a. In a state where the lower portion (portion facing the lower cross flow channel 66b) and the upper portion of the lower cross flow channel 66b (portion facing the upper cross flow channel 66a) are connected (in a connected state). ), The upper cross flow channel 66a and the lower cross flow channel 66b intersect. At the intersection point 66c, the sample solution in the upper cross channel 66a and the sample solution in the lower cross channel 66b come into contact with each other. For example, the lower interface of the sample solution in the upper cross flow channel 66a (the portion facing the lower cross flow channel 66b) and the upper interface of the sample solution in the lower cross flow channel 66b (facing the upper cross flow channel 66a). And the part to be in contact with each other. By contacting the surfaces of a plurality of sample solutions having different flow directions, the plurality of sample solutions flow as if rubbing. Thereby, mixing of a plurality of sample solutions is promoted. For example, turbulence may easily occur at the intersection 66c. In that case, mixing and homogenization of a plurality of sample solutions are promoted by the turbulent flow. Further, a part of the sample solution flowing in the upper cross flow channel 66a flows into the lower cross flow channel 66b, and a part of the sample solution flowing in the lower cross flow channel 66b is the upper cross flow channel. 66a flows into 66a. This also facilitates mixing of a plurality of sample solutions.

合流部68は、上側交差流路66aと下側交差流路66bとが合流する複数の合流流路を含む。図5に示す例では、合流部68は、3つの合流流路(合流流路68a,68b,68c)を含む。合流流路68a,68b,68cは、マイクロチップ18の短手方向(X方向)に並んで配置されている。各合流流路の断面の大きさは、例えば、上側交差流路66aの断面の大きさと下側交差流路66bの断面の大きさとの合計の大きさである。もちろん、各合流流路の断面の大きさは、その合計以外の大きさであってもよい。各合流流路は、マイクロチップ18の長手方向(Y方向)に沿った直線状の流路である。もちろん、各合流流路は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。   The merging portion 68 includes a plurality of merging channels where the upper intersecting channel 66a and the lower intersecting channel 66b merge. In the example illustrated in FIG. 5, the merging unit 68 includes three merging channels (merging channels 68 a, 68 b, 68 c). The merge channels 68a, 68b, and 68c are arranged side by side in the short direction (X direction) of the microchip 18. The size of the cross section of each merge channel is, for example, the total size of the size of the cross section of the upper cross channel 66a and the size of the cross section of the lower cross channel 66b. Of course, the size of the cross section of each merging channel may be other than the total. Each merging channel is a linear channel along the longitudinal direction (Y direction) of the microchip 18. Of course, each merging channel may be a curved channel or a channel including a straight portion and a curved portion.

各合流流路においては、複数の試料溶液が合流する。例えば、合流流路68aは、2つの下側交差流路66bに繋がっており(連通しており)、合流流路68aにおいて、2つの下側交差流路66b内を流れてきた試料溶液が合流する。合流流路68bは、1つの上側交差流路66aと1つの下側交差流路66bに繋がっており(連通しており)、合流流路68bにおいて、上側交差流路66a内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路66b内を流れてきた試料溶液と、が合流する。合流流路68cは、2つの上側交差流路66aに接続されており、合流流路68cにおいて、2つの上側交差流路66a内を流れてきた試料溶液が合流する。合流流路においては、例えば、拡散や乱流が発生し、これによって、複数の試料溶液が混合される。   In each merging channel, a plurality of sample solutions merge. For example, the merging channel 68a is connected to (communication with) the two lower intersecting channels 66b, and the sample solution flowing in the two lower intersecting channels 66b merges in the merging channel 68a. To do. The merge channel 68b is connected to (is in communication with) one upper cross channel 66a and one lower cross channel 66b, and the sample that has flowed through the upper cross channel 66a in the merge channel 68b. The solution and the sample solution flowing in the lower cross flow channel 66b merge. The merge channel 68c is connected to the two upper intersecting channels 66a, and the sample solution flowing in the two upper intersecting channels 66a merges in the merge channel 68c. In the merging channel, for example, diffusion or turbulence occurs, and a plurality of sample solutions are thereby mixed.

ユニット52bの下流側には、ユニット52c,52d,52eがその順番で形成されている。ユニット52c,52d,52eは、ユニット52bと同じ構造を有する。   Units 52c, 52d, and 52e are formed in that order on the downstream side of the unit 52b. The units 52c, 52d, and 52e have the same structure as the unit 52b.

上記の構成を有するマイクロチップ18によると、上側流路54内を流れてきた試料溶液Aは、上側分岐点58aにて3分割され、上側交差流路60a内を下流側に向けて流れる。下側流路56内を流れてきた試料溶液Bは、下側分岐点58bにて3分割され、下側交差流路60b内を下流側に向けて流れる。交点60cでは、例えば乱流によって、上側交差流路60a内を流れる試料溶液Aと下側交差流路60b内を流れる試料溶液Bとの混合が促進される。その下流の合流部62では、上側交差流路60a内を流れてきた試料溶液と、下側交差流路60b内を流れてきた試料溶液と、が合流し、例えば拡散によって、試料溶液A,Bが混合される。合流部62で一度合流した試料溶液(試料溶液A,Bが混合した状態の溶液)は、分岐部64によって再び複数に分割され、分割後の複数の試料溶液が交差部66において交差し、その下流の合流部68にて再び合流する。1つのユニットによって、分岐、交差及び合流という1つのプロセスが実行される。図4に示す例では、マイクロチップ18は、5つのユニット(ユニット52a〜52e)を含んでいるため、上記の分岐、交差及び合流というプロセスが5回行われることになる。   According to the microchip 18 having the above-described configuration, the sample solution A that has flowed in the upper flow path 54 is divided into three at the upper branch point 58a, and flows in the upper cross flow path 60a toward the downstream side. The sample solution B that has flowed through the lower flow path 56 is divided into three at the lower branch point 58b and flows in the lower cross flow path 60b toward the downstream side. At the intersection 60c, for example, turbulent flow promotes mixing of the sample solution A flowing in the upper cross passage 60a and the sample solution B flowing in the lower cross passage 60b. At the downstream junction 62, the sample solution flowing in the upper cross flow channel 60a and the sample solution flowing in the lower cross flow channel 60b merge and, for example, sample solutions A and B are diffused by diffusion. Are mixed. The sample solution (the solution in which the sample solutions A and B are mixed) once at the merging portion 62 is divided again into a plurality by the branching portion 64, and the plurality of sample solutions after the division intersect at the intersection 66. It merges again at the downstream junction 68. One unit performs one process: branching, intersection and merging. In the example shown in FIG. 4, since the microchip 18 includes five units (units 52a to 52e), the above-described processes of branching, crossing, and merging are performed five times.

上記の分岐、交差及び合流というプロセスを繰り返すことにより、複数の試料溶液間の平均距離がプロセス毎に徐々に近くなるので、複数の試料溶液の混合が促され、その結果、複数の試料溶液の均一化が図れる。例えば、拡散によって、複数の試料溶液の混合が促される。あるいは、各プロセスの過程で乱流が発生することにより、複数の試料溶液の混合が促され、その結果、複数の試料溶液の均一化が図れる。本実施形態によると、単純な直線状流路において拡散のみによって複数の試料溶液を混合する場合と比べて、より迅速に均一化を行うことが可能となる。例えば、たんぱく質等のように拡散係数の小さい高分子試料を効率的に混合できるため、このような試料の反応をNMR装置で解析することが可能となる。   By repeating the above-described process of branching, crossing, and merging, the average distance between the plurality of sample solutions gradually becomes closer to each process, so that mixing of the plurality of sample solutions is promoted. Uniformity can be achieved. For example, diffusion facilitates mixing of a plurality of sample solutions. Alternatively, a turbulent flow is generated in the course of each process, so that mixing of a plurality of sample solutions is promoted, and as a result, the plurality of sample solutions can be made uniform. According to the present embodiment, it is possible to perform homogenization more rapidly than in the case where a plurality of sample solutions are mixed only by diffusion in a simple linear channel. For example, since a polymer sample having a small diffusion coefficient such as a protein can be efficiently mixed, the reaction of such a sample can be analyzed with an NMR apparatus.

また、第1実施形態に係るマイクロチップ18によると、観測部22の近傍に混合部20が配置されているため、複数の試料溶液の混合によって誘起された反応を、できる限り早い段階で観測することが可能となる。   Further, according to the microchip 18 according to the first embodiment, since the mixing unit 20 is disposed in the vicinity of the observation unit 22, the reaction induced by the mixing of a plurality of sample solutions is observed as early as possible. It becomes possible.

以下、マイクロチップ18を構成する複数のプレートについて詳しく説明する。マイクロチップ18は、例えば、3つのプレート(上側プレート、中側プレート、下側プレート)を積層することで構成されたプレート積層体である。もちろん、マイクロチップ18は、2つ又は4つ以上のプレートを積層することで積層されたプレート積層体であってもよい。以下では、マイクロチップ18は、3つのプレートを積層することで構成された物として説明する。   Hereinafter, the plurality of plates constituting the microchip 18 will be described in detail. The microchip 18 is, for example, a plate laminate configured by laminating three plates (upper plate, middle plate, and lower plate). Needless to say, the microchip 18 may be a plate laminate in which two or four or more plates are laminated. Below, the microchip 18 is demonstrated as a thing comprised by laminating | stacking three plates.

図6には、3つのプレートの中の上側プレートの一例が示されている。図6は、上側プレート70の全体の構成を示す図であり、Z方向とは逆の方向から見た図である。   FIG. 6 shows an example of the upper plate among the three plates. FIG. 6 is a diagram showing the overall configuration of the upper plate 70, as viewed from the direction opposite to the Z direction.

上側プレート70は板状の部材であり、その表面に溝パターン(第1溝パターンの一例に相当する)が形成されている。具体的には、上側プレート70の表面には、第1溝パターンの一例として、上流側から下流側にかけて、導入部用溝72と、混合部用溝74と、観測部用溝76と、が形成されている。導入部用溝72は、図2に示されている導入部40を形成するための溝である。混合部用溝74は、図2に示されている混合部20を形成するための溝である。観測部用溝76は、図2に示されている観測部22を形成するための溝である。   The upper plate 70 is a plate-like member, and a groove pattern (corresponding to an example of a first groove pattern) is formed on the surface thereof. Specifically, on the surface of the upper plate 70, as an example of the first groove pattern, an introduction portion groove 72, a mixing portion groove 74, and an observation portion groove 76 are formed from the upstream side to the downstream side. Is formed. The introduction portion groove 72 is a groove for forming the introduction portion 40 shown in FIG. The mixing portion groove 74 is a groove for forming the mixing portion 20 shown in FIG. The observation part groove 76 is a groove for forming the observation part 22 shown in FIG.

導入部用溝72は、複数の試料溶液を混合部20(図2参照)に導入するための溝であり、複数の導入流路用溝(例えば導入流路用溝78,80)を含む。導入流路用溝78,80は、上側プレート70の一方端部から内側に向かって形成されている。導入流路用溝78は、導入流路42(図2参照)を形成するための溝であり、導入流路用溝80は、導入流路44(図2参照)を形成するための溝である。図6に示す例では、導入流路用溝78,80は、直線状の溝である。もちろん、導入流路用溝78,80は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The introduction portion groove 72 is a groove for introducing a plurality of sample solutions into the mixing portion 20 (see FIG. 2), and includes a plurality of introduction passage grooves (for example, introduction passage grooves 78 and 80). The introduction channel grooves 78 and 80 are formed from one end of the upper plate 70 toward the inside. The introduction channel groove 78 is a groove for forming the introduction channel 42 (see FIG. 2), and the introduction channel groove 80 is a groove for forming the introduction channel 44 (see FIG. 2). is there. In the example shown in FIG. 6, the introduction flow path grooves 78 and 80 are linear grooves. Of course, the introduction flow path grooves 78 and 80 may be curved grooves, or may be grooves including straight and curved portions.

導入流路用溝78の一方端部78a(上流側の端部)は、導入流路42の一方端部42a(図2参照)に対応しており、導入流路用溝78の他方端部78b(下流側の端部)は、導入流路42の他方端部42b(図2参照)に対応している。同様に、導入流路用溝80の一方端部80a(上流側の端部)は、導入流路44の一方端部44a(図2参照)に対応しており、導入流路用溝80の他方端部80b(下流側の端部)は、導入流路44の他方端部44b(図2参照)に対応している。   One end 78a (upstream end) of the introduction channel groove 78 corresponds to one end 42a (see FIG. 2) of the introduction channel 42, and the other end of the introduction channel groove 78. 78b (end on the downstream side) corresponds to the other end 42b (see FIG. 2) of the introduction flow path 42. Similarly, one end portion 80a (upstream end portion) of the introduction flow channel groove 80 corresponds to one end portion 44a (see FIG. 2) of the introduction flow channel 44, and The other end 80b (downstream end) corresponds to the other end 44b (see FIG. 2) of the introduction flow path 44.

導入流路用溝78の他方端部78bは、後述する三次元流路用溝82の一方端部82a(上流側の端部)に繋がっている。   The other end 78b of the introduction channel groove 78 is connected to one end 82a (upstream end) of a three-dimensional channel groove 82 described later.

混合部用溝74は、導入部用溝72の下流側、かつ、観測部用溝76の上流側において、観測部用溝76に隣接して形成された溝であり、三次元流路46(図2参照)を形成するための三次元流路用溝82を含む。   The mixing portion groove 74 is a groove formed adjacent to the observation portion groove 76 on the downstream side of the introduction portion groove 72 and on the upstream side of the observation portion groove 76. 3) for forming a three-dimensional flow channel 82.

三次元流路用溝82の一方端部82a(上流側の端部)は、導入流路用溝78の他方端部78b(下流側の端部)に繋がっており、三次元流路用溝82の他方端部82b(下流側の端部)は、後述する観測流路用溝84の一方端部84a(上流側の端部)に繋がっている。   One end 82a (upstream end) of the three-dimensional channel groove 82 is connected to the other end 78b (downstream end) of the introduction channel groove 78, and the three-dimensional channel groove The other end 82b (downstream end) of 82 is connected to one end 84a (upstream end) of an observation channel groove 84 to be described later.

観測部用溝76は、観測流路48(図2参照)を形成するための観測流路用溝84を含む。観測流路用溝84は、例えば、直線状の2つの溝が曲線状溝によって繋げられた形状を有している。もちろん、観測流路用溝84の形状は、これ以外の形状であってもよい。   The observation unit groove 76 includes an observation channel groove 84 for forming the observation channel 48 (see FIG. 2). The observation channel groove 84 has, for example, a shape in which two straight grooves are connected by a curved groove. Of course, the shape of the observation channel groove 84 may be other than this.

観測流路用溝84の一方端部84a(上流側の端部)は、三次元流路用溝82の他方端部82b(下流側の端部)に繋がっている。観測流路用溝84の他方端部84b(下流側の端部)は、3つのプレート(上側プレート70、中側プレート100(図7参照)、下側プレート130(図8参照))を貼り合わせたときに、中側プレート100の観測流路用溝114の他方端部114b(貫通孔)(図7参照)と、下側プレート130の排出流路用溝132の一方端部132a(図8参照)に繋がる。   One end portion 84a (upstream end portion) of the observation channel groove 84 is connected to the other end portion 82b (downstream end portion) of the three-dimensional channel groove 82. Three plates (upper plate 70, middle plate 100 (see FIG. 7), and lower plate 130 (see FIG. 8)) are attached to the other end 84b (downstream end) of the observation channel groove 84. When combined, the other end 114b (through hole) (see FIG. 7) of the observation channel groove 114 of the middle plate 100 and one end 132a of the discharge channel groove 132 of the lower plate 130 (see FIG. 7) 8).

以下、三次元流路用溝82について詳しく説明する。   Hereinafter, the three-dimensional channel groove 82 will be described in detail.

三次元流路用溝82は、互いに連鎖した複数のユニット用溝(例えば、ユニット用溝86a〜86e)を含む。図6に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット用溝86a〜86eが形成されている。各ユニット用溝は、三次元流路46(図2参照)の各ユニットを形成するための溝であり、互いに隣り合うユニット用溝に繋がっている。また、導入流路用溝78の他方端部78bからユニット用溝86aにかけて、導入流路用溝78とユニット用溝86aとを繋ぐための上側流路用溝88が形成されている。上側流路用溝88は、上側流路54(図5参照)を形成するための溝である。   The three-dimensional flow channel groove 82 includes a plurality of unit grooves (for example, unit grooves 86a to 86e) that are chained together. In the example illustrated in FIG. 6, unit grooves 86 a to 86 e are formed from the upstream side to the downstream side. Each unit groove is a groove for forming each unit of the three-dimensional flow path 46 (see FIG. 2), and is connected to the unit grooves adjacent to each other. An upper flow path groove 88 for connecting the introduction flow path groove 78 and the unit groove 86a is formed from the other end 78b of the introduction flow path groove 78 to the unit groove 86a. The upper channel groove 88 is a groove for forming the upper channel 54 (see FIG. 5).

ユニット用溝86aは、三次元流路46のユニット52a(図5参照)を形成するための溝である。ユニット用溝86aは、上流側から下流側にかけて、上側分岐溝90と、複数の上側交差流路用溝92と、複数の合流流路用溝(合流流路用溝94a,94b,94c)と、を含む。   The unit groove 86a is a groove for forming the unit 52a (see FIG. 5) of the three-dimensional flow path 46. The unit groove 86a includes, from the upstream side to the downstream side, an upper branch groove 90, a plurality of upper intersecting channel grooves 92, and a plurality of merging channel grooves (merging channel grooves 94a, 94b, 94c). ,including.

上側分岐溝90は、上側分岐点58a(図5参照)に相当する部分の溝であって、上側流路用溝88の下流側の端部に相当する溝である。   The upper branch groove 90 is a groove corresponding to the upper branch point 58 a (see FIG. 5) and corresponding to the downstream end of the upper flow path groove 88.

上側流路用溝88は、上側分岐溝90にて下流側に向けて複数の上側交差流路用溝92(例えば3つの上側交差流路用溝92)に分岐している。上側交差流路用溝92は、上側交差流路60a(図5参照)を形成するための溝である。なお、上側交差流路用溝92の数は一例であり、複数の上側交差流路用溝92が形成されていればよい。図6に示す例では、上側交差流路用溝92は、直線状の溝である。もちろん、上側交差流路用溝92は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The upper channel groove 88 is branched into a plurality of upper cross channel grooves 92 (for example, three upper cross channel grooves 92) toward the downstream side by the upper branch groove 90. The upper intersecting channel groove 92 is a groove for forming the upper intersecting channel 60a (see FIG. 5). In addition, the number of the grooves 92 for the upper cross passages is an example, and a plurality of grooves 92 for the upper cross passages may be formed. In the example shown in FIG. 6, the upper intersection flow path groove 92 is a linear groove. Of course, the upper intersection flow path groove 92 may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

上側交差流路用溝92群の中の少なくとも1つの溝(図6に示す例では2つの上側交差流路用溝92)が、上側プレート70の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の上側交差流路用溝92が、第1方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。   At least one groove (two upper cross flow grooves 92 in the example shown in FIG. 6) in the upper cross flow groove 92 group is inclined with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the upper plate 70. Is formed. The plurality of upper intersecting flow path grooves 92 formed obliquely correspond to an example of a plurality of inclined grooves inclined in the first direction.

合流流路用溝94a,94b,94cは、それぞれ合流流路62a,62b,62c(図5参照)を形成するための溝である。各合流流路用溝には、1つの上側交差流路用溝92が繋がっている。合流流路用溝94a,94b,94cは、上側プレート70の短手方向(X方向)に並んで形成されている。各合流流路用溝は、上側プレート70の長手方向(Y方向)に沿った直線状の溝である。もちろん、各合流流路用溝は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The merging channel grooves 94a, 94b, and 94c are grooves for forming the merging channel 62a, 62b, and 62c (see FIG. 5), respectively. Each upper flow path groove 92 is connected to each flow path groove. The confluence channel grooves 94 a, 94 b, 94 c are formed side by side in the lateral direction (X direction) of the upper plate 70. Each merging channel groove is a linear groove along the longitudinal direction (Y direction) of the upper plate 70. Of course, each merging channel groove may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

ユニット用溝86aの下流側には別のユニット用溝86bが形成されている。ユニット用溝86bは、三次元流路46のユニット52b(図5参照)を形成するための溝である。ユニット用溝86bも、ユニット用溝86aと同様に、上流側から下流側にかけて、上側分岐溝と、複数の上側交差流路用溝96と、複数の合流流路用溝(合流流路用溝98a,98b,98c)と、を含む。   Another unit groove 86b is formed on the downstream side of the unit groove 86a. The unit groove 86b is a groove for forming the unit 52b (see FIG. 5) of the three-dimensional flow path 46. Similarly to the unit groove 86a, the unit groove 86b also has an upper branch groove, a plurality of upper intersecting channel grooves 96, and a plurality of merging channel grooves (merging channel grooves) from the upstream side to the downstream side. 98a, 98b, 98c).

ユニット用溝86bの上側分岐溝は、分岐部64(図5参照)に相当する部分の溝であって、ユニット用溝86aの合流流路用溝94a,94bの下流側の端部に相当する溝である。   The upper branch groove of the unit groove 86b is a groove corresponding to the branch portion 64 (see FIG. 5), and corresponds to the downstream end of the joining flow path grooves 94a and 94b of the unit groove 86a. It is a groove.

合流流路用溝94aは、下流側に向けて2つの上側交差流路用溝96に分岐しており、合流流路用溝94bから1つの上側交差流路用溝96が下流側に向けて形成されている。上側交差流路用溝96は、上側交差流路66a(図5参照)を形成するための溝である。なお、上側交差流路用溝96の数は一例であり、複数の上側交差流路用溝96が形成されていればよい。上側交差流路用溝96は、上側プレート70の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の上側交差流路用溝96が、第1方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。上側交差流路用溝96は、直線状の溝である。もちろん、上側交差流路用溝96は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The joining channel groove 94a is branched into two upper intersecting channel grooves 96 toward the downstream side, and one upper intersecting channel groove 96 is directed downstream from the joining channel groove 94b. Is formed. The upper cross flow channel groove 96 is a groove for forming the upper cross flow channel 66a (see FIG. 5). Note that the number of the upper cross flow channel grooves 96 is only an example, and a plurality of upper cross flow channel grooves 96 may be formed. The upper intersecting channel groove 96 is formed obliquely with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the upper plate 70. The plurality of upper intersecting channel grooves 96 formed obliquely correspond to an example of a plurality of inclined grooves inclined in the first direction. The upper intersecting channel groove 96 is a linear groove. Of course, the upper intersection flow path groove 96 may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

合流流路用溝98a,98b,98cは、それぞれ合流流路68a,68b,68c(図5参照)を形成するための溝である。合流流路用溝98a,98b,98cは、上側プレート70の短手方向(X方向)に並んで形成されている。合流流路用溝94aの下流側の端部から、合流流路用溝98bにかけて1つの上側交差流路用溝96が形成されている。また、合流流路用溝94aの下流側の端部から、合流流路用溝98cにかけて1つの上側交差流路用溝96が形成されており、合流流路用溝94bの下流側の端部から、合流流路用溝98cにかけて1つの上側交差流路用溝96が形成されている。   The merging channel grooves 98a, 98b, and 98c are grooves for forming the merging channels 68a, 68b, and 68c (see FIG. 5), respectively. The confluence channel grooves 98 a, 98 b, 98 c are formed side by side in the lateral direction (X direction) of the upper plate 70. One upper cross channel groove 96 is formed from the downstream end of the merge channel groove 94a to the merge channel groove 98b. Further, one upper cross flow channel groove 96 is formed from the downstream end portion of the merge flow channel groove 94a to the merge flow channel groove 98c, and the downstream end portion of the merge flow channel groove 94b. From this, one upper cross flow channel groove 96 is formed to join flow channel groove 98c.

ユニット用溝86bの下流側には、ユニット用溝86c,86d,86eがその順番で形成されている。ユニット用溝86c,86d,86eは、ユニット用溝86bと同じ形状を有する。   On the downstream side of the unit groove 86b, unit grooves 86c, 86d, 86e are formed in that order. The unit grooves 86c, 86d, 86e have the same shape as the unit groove 86b.

図7には、3つのプレートの中の中側プレートの一例が示されている。図7は、中側プレート100の全体の構成を示す図であり、Z方向から見た図である。   FIG. 7 shows an example of the middle plate among the three plates. FIG. 7 is a diagram showing the overall configuration of the middle plate 100, as viewed from the Z direction.

中側プレート100は板状の部材であり、その表面に溝パターン(第2溝パターンの一例に相当する)が形成されている。具体的には、中側プレート100の表面には、第2溝パターンの一例として、上流側から下流側にかけて、導入部用溝102と、混合部用溝104と、観測部用溝106と、が形成されている。   The middle plate 100 is a plate-like member, and a groove pattern (corresponding to an example of a second groove pattern) is formed on the surface thereof. Specifically, on the surface of the middle plate 100, as an example of the second groove pattern, from the upstream side to the downstream side, the introduction portion groove 102, the mixing portion groove 104, the observation portion groove 106, Is formed.

上述したように、図6は、Z方向とは逆の方向から上側プレート70を見たときの図であり、図7は、Z方向から中側プレート100を見たときの図である。同一の方向(例えばZ方向)から上側プレート70と中側プレート100を見た場合、中側プレート100に形成されている第2溝パターンは、上側プレート70に形成されている第1溝パターンを、Y軸を回転軸として180度回転させた形状(反転させた形状)を有している。   As described above, FIG. 6 is a diagram when the upper plate 70 is viewed from the direction opposite to the Z direction, and FIG. 7 is a diagram when the middle plate 100 is viewed from the Z direction. When the upper plate 70 and the middle plate 100 are viewed from the same direction (for example, the Z direction), the second groove pattern formed on the middle plate 100 is the first groove pattern formed on the upper plate 70. , And a shape rotated 180 degrees (inverted shape) about the Y axis as a rotation axis.

導入部用溝102は、図2に示されている導入部40を形成するための溝である。混合部用溝104は、図2に示されている混合部20を形成するための溝である。観測部用溝106は、図2に示されている観測部22を形成するための溝である。上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側プレート70と中側プレート100とに跨って流路が形成される。つまり、上側プレート70の導入部用溝72と中側プレート100の導入部用溝102とによって、導入部40が形成される。上側プレート70の混合部用溝74と中側プレート100の混合部用溝104とによって、混合部20が形成される。上側プレート70の観測部用溝76と中側プレート100の観測部用溝106とによって、観測部22が形成される。   The introduction portion groove 102 is a groove for forming the introduction portion 40 shown in FIG. The mixing portion groove 104 is a groove for forming the mixing portion 20 shown in FIG. The observation portion groove 106 is a groove for forming the observation portion 22 shown in FIG. In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By bonding, a flow path is formed across the upper plate 70 and the middle plate 100. That is, the introduction portion 40 is formed by the introduction portion groove 72 of the upper plate 70 and the introduction portion groove 102 of the middle plate 100. The mixing portion 20 is formed by the mixing portion groove 74 of the upper plate 70 and the mixing portion groove 104 of the middle plate 100. The observation part 22 is formed by the observation part groove 76 of the upper plate 70 and the observation part groove 106 of the middle plate 100.

導入部用溝102は、複数の試料溶液を混合部20(図2参照)に導入するための溝であり、複数の導入流路用溝(例えば導入流路用溝108,110)を含む。導入流路用溝108,110は、中側プレート100の一方端部から内側に向かって形成されている。導入流路用溝108は、導入流路42(図2参照)を形成するための溝であり、導入流路用溝110は、導入流路44(図2参照)を形成するための溝である。図7に示す例では、導入流路用溝108,110は、直線状の溝である。もちろん、導入流路用溝108,110は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The introduction portion groove 102 is a groove for introducing a plurality of sample solutions into the mixing portion 20 (see FIG. 2), and includes a plurality of introduction passage grooves (for example, introduction passage grooves 108 and 110). The introduction flow path grooves 108 and 110 are formed from one end of the middle plate 100 toward the inside. The introduction channel groove 108 is a groove for forming the introduction channel 42 (see FIG. 2), and the introduction channel groove 110 is a groove for forming the introduction channel 44 (see FIG. 2). is there. In the example shown in FIG. 7, the introduction flow path grooves 108 and 110 are linear grooves. Of course, the introduction flow path grooves 108 and 110 may be curved grooves, or may be grooves including straight portions and curved portions.

導入流路用溝108の一方端部108a(上流側の端部)は、導入流路42の一方端部42a(図2参照)に対応しており、導入流路用溝108の他方端部108b(下流側の端部)は、導入流路42の他方端部42b(図2参照)に対応している。同様に、導入流路用溝110の一方端部110a(上流側の端部)は、導入流路44の一方端部44a(図2参照)に対応しており、導入流路用溝110の他方端部110b(下流側の端部)は、導入流路44の他方端部44b(図2参照)に対応している。   One end portion 108a (upstream end portion) of the introduction flow channel groove 108 corresponds to one end portion 42a (see FIG. 2) of the introduction flow channel 42, and the other end portion of the introduction flow channel groove 108. 108b (downstream end) corresponds to the other end 42b (see FIG. 2) of the introduction flow path 42. Similarly, one end portion 110a (upstream end portion) of the introduction flow channel groove 110 corresponds to one end portion 44a (see FIG. 2) of the introduction flow channel 44, and The other end portion 110 b (downstream end portion) corresponds to the other end portion 44 b (see FIG. 2) of the introduction flow path 44.

導入流路用溝110の他方端部110bは、後述する三次元流路用溝112の一方端部112a(上流側の端部)に繋がっている。   The other end 110b of the introduction channel groove 110 is connected to one end 112a (upstream end) of a three-dimensional channel groove 112 described later.

上側プレート70の導入流路用溝78と中側プレート100の導入流路用溝108とによって、導入流路42(図2参照)が形成される。上側プレート70の導入流路用溝80と中側プレート100の導入流路用溝110とによって、導入流路44(図2参照)が形成される。   The introduction channel 42 (see FIG. 2) is formed by the introduction channel groove 78 of the upper plate 70 and the introduction channel groove 108 of the middle plate 100. An introduction channel 44 (see FIG. 2) is formed by the introduction channel groove 80 of the upper plate 70 and the introduction channel groove 110 of the middle plate 100.

混合部用溝104は、導入部用溝102の下流側、かつ、観測部用溝106の上流側において、観測部用溝106に隣接して形成された溝であり、三次元流路46(図2参照)を形成するための三次元流路用溝112を含む。上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側プレート70に形成された三次元流路用溝82と中側プレート100に形成された三次元流路用溝112とによって、上側プレート70と中側プレート100とに跨って三次元流路46が形成される。   The mixing portion groove 104 is a groove formed adjacent to the observation portion groove 106 on the downstream side of the introduction portion groove 102 and on the upstream side of the observation portion groove 106. The three-dimensional flow path 46 ( 3) for forming a three-dimensional flow path groove 112. In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By bonding, the upper plate 70 and the middle plate 100 are straddled by the three-dimensional channel groove 82 formed in the upper plate 70 and the three-dimensional channel groove 112 formed in the middle plate 100. A three-dimensional flow path 46 is formed.

三次元流路用溝112の一方端部112a(上流側の端部)は、導入流路用溝110の他方端部110b(下流側の端部)に繋がっており、三次元流路用溝112の他方端部112b(下流側の端部)は、後述する観測流路用溝114の一方端部114a(上流側の端部)に繋がっている。   One end 112a (upstream end) of the three-dimensional flow channel groove 112 is connected to the other end 110b (downstream end) of the introduction flow channel groove 110, and the three-dimensional flow channel groove The other end 112b (downstream end) of 112 is connected to one end 114a (upstream end) of the observation channel groove 114 described later.

観測部用溝106は、観測流路48(図2参照)を形成するための観測流路用溝114を含む。観測流路用溝114は、例えば、直線状の2つの溝が曲線状溝によって繋げられた形状を有している。もちろん、観測流路用溝114の形状は、これ以外の形状であってもよい。   The observation unit groove 106 includes an observation channel groove 114 for forming the observation channel 48 (see FIG. 2). The observation channel groove 114 has, for example, a shape in which two straight grooves are connected by a curved groove. Of course, the shape of the observation channel groove 114 may be other than this.

観測流路用溝114の一方端部114a(上流側の端部)は、三次元流路用溝112の他方端部112b(下流側の端部)に繋がっている。観測流路用溝114の他方端部114b(下流側の端部)には、中側プレート100を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されている。他方端部114bに形成された貫通孔は、3つのプレート(上側プレート70、中側プレート100、下側プレート130)を貼り合わせたときに、上側プレート70の観測流路用溝84の他方端部84b(図6参照)と、下側プレート130の排出流路用溝132の一方端部132a(図8参照)に繋がる。   One end portion 114 a (upstream end portion) of the observation flow channel groove 114 is connected to the other end portion 112 b (downstream end portion) of the three-dimensional flow channel groove 112. A through-hole penetrating the middle plate 100 in the thickness direction is formed in the other end 114b (downstream end) of the observation channel groove 114. The through hole formed in the other end 114b is the other end of the observation channel groove 84 of the upper plate 70 when the three plates (the upper plate 70, the middle plate 100, and the lower plate 130) are bonded together. The portion 84b (see FIG. 6) and one end portion 132a (see FIG. 8) of the discharge channel groove 132 of the lower plate 130 are connected.

以下、三次元流路用溝112について詳しく説明する。   Hereinafter, the three-dimensional channel groove 112 will be described in detail.

三次元流路用溝112は、互いに連鎖した複数のユニット用溝(例えば、ユニット用溝116a〜116e)を含む。図7に示す例では、上流側から下流側にかけて、ユニット用溝116a〜116eが形成されている。中側プレート100に形成された各ユニット用溝は、上側プレート70に形成された各ユニット用溝とともに、三次元流路46の各ユニット(図5参照)を形成するための溝であり、互いに隣り合うユニット用溝に繋がっている。また、導入流路用溝110の他方端部110bからユニット用溝116aにかけて、導入流路用溝110とユニット用溝116aとを繋ぐための下側流路用溝118が形成されている。下側流路用溝118は、下側流路56(図5参照)を形成するための溝である。   The three-dimensional flow path groove 112 includes a plurality of unit grooves (for example, unit grooves 116a to 116e) chained together. In the example illustrated in FIG. 7, unit grooves 116 a to 116 e are formed from the upstream side to the downstream side. Each unit groove formed in the middle plate 100 is a groove for forming each unit (see FIG. 5) of the three-dimensional flow path 46 together with each unit groove formed in the upper plate 70. It is connected to the adjacent unit groove. Further, a lower channel groove 118 for connecting the introduction channel groove 110 and the unit groove 116a is formed from the other end 110b of the introduction channel groove 110 to the unit groove 116a. The lower flow path groove 118 is a groove for forming the lower flow path 56 (see FIG. 5).

ユニット用溝116aは、上側プレート70に形成されたユニット用溝86aとともに三次元流路46のユニット52a(図5参照)を形成するための溝である。ユニット用溝116aは、上流側から下流側にかけて、下側分岐溝120と、複数の下側交差流路用溝122と、複数の合流流路用溝(合流流路用溝124a,124b,124c)と、を含む。   The unit groove 116 a is a groove for forming the unit 52 a (see FIG. 5) of the three-dimensional channel 46 together with the unit groove 86 a formed in the upper plate 70. The unit groove 116a includes, from the upstream side to the downstream side, a lower branch groove 120, a plurality of lower cross-channel grooves 122, and a plurality of merging channel grooves (merging channel grooves 124a, 124b, and 124c. ) And.

下側分岐溝120は、下側分岐点58b(図5参照)に相当する部分の溝であり、下側流路用溝118の下流側の端部に相当する溝である。   The lower branch groove 120 is a groove corresponding to the lower branch point 58 b (see FIG. 5), and is a groove corresponding to the downstream end of the lower flow path groove 118.

下側流路用溝118は、下側分岐溝120にて下流側に向けて複数の下側交差流路用溝122(例えば3つの下側交差流路用溝122)に分岐している。下側交差流路用溝122は、下側交差流路60b(図5参照)を形成するための溝である。なお、下側交差流路用溝122の数は一例であり、複数の下側交差流路用溝122が形成されていればよい。図7に示す例では、下側交差流路用溝122は、直線状の溝である。もちろん、下側交差流路用溝122は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The lower channel groove 118 is branched into a plurality of lower cross channel grooves 122 (for example, three lower cross channel grooves 122) toward the downstream side by the lower branch groove 120. The lower cross flow channel groove 122 is a groove for forming the lower cross flow channel 60b (see FIG. 5). In addition, the number of the groove | channels 122 for lower cross flow paths is an example, and the several groove | channel 122 for lower cross flow paths should just be formed. In the example shown in FIG. 7, the lower cross flow channel groove 122 is a linear groove. Of course, the lower crossing channel groove 122 may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

下側交差流路用溝122群の中の少なくとも1つの溝(図7に示す例では2つの下側交差流路用溝122)が、中側プレート100の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の下側交差流路用溝122が、第2方向(第1方向とは逆の方向)へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側交差流路用溝92群と下側交差流路用溝122群との交点において、交点60c(図5参照)が形成される。   At least one groove (in the example shown in FIG. 7, two lower cross passage grooves 122) in the group of lower cross passage grooves 122 corresponds to the longitudinal direction (Y direction) of the middle plate 100. , Formed obliquely. The plurality of lower intersecting channel grooves 122 formed obliquely correspond to an example of a plurality of inclined grooves inclined in the second direction (the direction opposite to the first direction). In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By bonding, an intersection point 60c (see FIG. 5) is formed at the intersection point between the upper intersection channel groove group 92 and the lower intersection channel groove group 122.

合流流路用溝124a,124b,124cは、それぞれ合流流路62a,62b,62c(図5参照)を形成するための溝である。各合流流路用溝には、1つの下側交差流路用溝122が繋がっている。合流流路用溝124a,124b,124cは、中側プレート100の短手方向(X方向)に並んで形成されている。各合流流路用溝は、中側プレート100の長手方向(Y方向)に沿った直線状の溝である。もちろん、各合流流路用溝は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The merging channel grooves 124a, 124b, and 124c are grooves for forming the merging channel 62a, 62b, and 62c (see FIG. 5), respectively. Each lower flow path groove 122 is connected to each flow path groove. The confluence channel grooves 124 a, 124 b, and 124 c are formed side by side in the short side direction (X direction) of the middle plate 100. Each merging channel groove is a linear groove along the longitudinal direction (Y direction) of the middle plate 100. Of course, each merging channel groove may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側プレート70の合流流路用溝94a,94b,94cと中側プレート100の合流流路用溝124a,124b,124cとによって合流流路62a,62b,62cが形成される。   In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By joining together, the joining flow path grooves 94a, 94b, 94c of the upper plate 70 and the joining flow path grooves 124a, 124b, 124c of the middle plate 100 form the joining flow paths 62a, 62b, 62c.

ユニット用溝116aの下流側には別のユニット用溝116bが形成されている。ユニット用溝116bは、三次元流路46のユニット52b(図5参照)を形成するための溝である。ユニット用溝116bも、ユニット用溝116aと同様に、上流側から下流側にかけて、下側分岐溝と、複数の下側交差流路用溝126と、複数の合流流路用溝(合流流路用溝128a,128b,128c)と、を含む。   Another unit groove 116b is formed on the downstream side of the unit groove 116a. The unit groove 116b is a groove for forming the unit 52b (see FIG. 5) of the three-dimensional flow path 46. Similarly to the unit groove 116a, the unit groove 116b also has a lower branch groove, a plurality of lower intersecting channel grooves 126, and a plurality of merging channel grooves (merging channel) from the upstream side to the downstream side. Groove 128a, 128b, 128c).

ユニット用溝116bの下側分岐溝は、分岐部64(図5参照)に相当する部分の溝であって、ユニット用溝116aの合流流路用溝124b,124cの下流側の端部に相当する溝である。   The lower branch groove of the unit groove 116b is a groove corresponding to the branch portion 64 (see FIG. 5), and corresponds to the downstream end of the merging channel grooves 124b and 124c of the unit groove 116a. It is a groove to do.

合流流路用溝124cは、下流側に向けて2つの下側交差流路用溝126に分岐しており、合流流路用溝124bから1つの下側交差流路用溝126が下流側に向けて形成されている。下側交差流路用溝126は、下側交差流路66b(図5参照)を形成するための溝である。なお、下側交差流路用溝126の数は一例であり、複数の下側交差流路用溝126が形成されていればよい。下側交差流路用溝126は、中側プレート100の長手方向(Y方向)に対して、斜めに形成されている。斜めに形成された複数の下側交差流路用溝126が、第2方向へ傾斜した複数の傾斜溝の一例に相当する。下側交差流路用溝126は、直線状の溝である。もちろん、下側交差流路用溝126は、曲線状の溝であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む溝であってもよい。   The joining channel groove 124c is branched into two lower intersecting channel grooves 126 toward the downstream side, and one lower intersecting channel groove 126 is formed downstream from the joining channel groove 124b. It is formed towards. The lower cross flow channel groove 126 is a groove for forming the lower cross flow channel 66b (see FIG. 5). Note that the number of the lower cross passage grooves 126 is only an example, and a plurality of lower cross passage grooves 126 may be formed. The lower cross flow channel groove 126 is formed obliquely with respect to the longitudinal direction (Y direction) of the middle plate 100. The plurality of lower intersecting channel grooves 126 formed obliquely correspond to an example of a plurality of inclined grooves inclined in the second direction. The lower cross flow channel groove 126 is a linear groove. Of course, the lower intersecting channel groove 126 may be a curved groove or a groove including a straight portion and a curved portion.

上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側交差流路用溝96群と下側交差流路用溝126群との交点において、交点66c(図5参照)が形成される。   In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By bonding, an intersection point 66c (see FIG. 5) is formed at the intersection point between the upper intersection channel groove 96 group and the lower intersection channel groove 126 group.

合流流路用溝128a,128b,128cは、それぞれ合流流路68a,68b,68c(図5参照)を形成するための溝である。合流流路用溝128a,128b,128cは、中側プレート100の短手方向(X方向)に並んで形成されている。合流流路用溝124cの下流側の端部から、合流流路用溝128bにかけて1つの下側交差流路用溝126が形成されている。また、合流流路用溝124cの下流側の端部から、合流流路用溝128aにかけて1つの下側交差流路用溝126が形成されており、合流流路用溝124bの下流側の端部から、合流流路用溝128aにかけて1つの下側交差流路用溝126が形成されている。   The merging channel grooves 128a, 128b, and 128c are grooves for forming the merging channels 68a, 68b, and 68c (see FIG. 5), respectively. The confluence channel grooves 128 a, 128 b, and 128 c are formed side by side in the short side direction (X direction) of the middle plate 100. One lower intersecting channel groove 126 is formed from the downstream end of the joining channel groove 124c to the joining channel groove 128b. Further, one lower crossing channel groove 126 is formed from the downstream end of the joining channel groove 124c to the joining channel groove 128a, and the downstream end of the joining channel groove 124b is formed. One lower cross flow channel groove 126 is formed from the portion to the merge flow channel groove 128a.

上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせることで、上側プレート70の合流流路用溝98a,98b,98cと中側プレート100の合流流路用溝128a,128b,128cとによって合流流路68a,68b,68cが形成される。   In a state where the surface of the upper plate 70 where the first groove pattern is formed and the surface of the middle plate 100 where the second groove pattern is formed face each other, the upper plate 70 and the middle plate 100 are By joining together, the joining flow path grooves 98a, 98b, and 98c of the upper plate 70 and the joining flow path grooves 128a, 128b, and 128c of the middle plate 100 form the joining flow paths 68a, 68b, and 68c.

ユニット用溝116bの下流側には、ユニット用溝116c,116d,116eがその順番で形成されている。ユニット用溝116c,116d,116eは、ユニット用溝116bと同じ形状を有する。   On the downstream side of the unit groove 116b, unit grooves 116c, 116d, and 116e are formed in that order. The unit grooves 116c, 116d, and 116e have the same shape as the unit groove 116b.

図8には、3つのプレートの中の下側プレートの一例が示されている。図8は、下側プレート130の全体の構成を示す図であり、Z方向から見た図である。   FIG. 8 shows an example of the lower plate among the three plates. FIG. 8 is a diagram showing the overall configuration of the lower plate 130, as viewed from the Z direction.

下側プレート130の表面には、下側プレート130の端部から内側にかけて排出流路用溝132が形成されている。排出流路用溝132の一方端部132a(上流側の端部)は、排出流路50の一方端部50a(図3参照)に対応する部分であり、排出流路用溝132の他方端部132b(下流側の端部)は、排出流路50の他方端部50b(図3参照)に対応する部分である。また、排出流路用溝132の一方端部132aは、上側プレート70の観測流路用溝84の他方端部84b(図6参照)と、中側プレート100の観測流路用溝114の他方端部114b(図7参照)と、に対応する位置に形成されている。   A discharge channel groove 132 is formed on the surface of the lower plate 130 from the end of the lower plate 130 to the inside. One end 132a (upstream end) of the discharge channel groove 132 is a portion corresponding to one end 50a (see FIG. 3) of the discharge channel 50, and the other end of the discharge channel groove 132. The part 132b (downstream end part) is a part corresponding to the other end part 50b (see FIG. 3) of the discharge channel 50. One end 132 a of the discharge channel groove 132 is the other end 84 b (see FIG. 6) of the observation channel groove 84 of the upper plate 70 and the other of the observation channel groove 114 of the middle plate 100. It is formed at a position corresponding to the end 114b (see FIG. 7).

本実施形態に係るマイクロチップ18は、上記の上側プレート70、中側プレート100及び下側プレート130を貼り合わせることにより作製される。具体的には、上側プレート70において第1溝パターンが形成されている面と、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせる。なお、図6には、展開された状態の上側プレート70が示されている。上側プレート70と中側プレート100とを貼り合わせるときには、図6に示されている状態の上側プレート70を、Y軸を回転軸として180度回転させ(反転させ)、その状態で、図7に示されている中側プレート100に貼り合わせる。また、中側プレート100において第2溝パターンが形成されている面とは反対側の面(裏面)と、下側プレート130において排出流路用溝132が形成されている面と、を向かい合わせた状態で、中側プレート100と下側プレート130とを貼り合わせる。例えば、ホットエンボス装置を用いて、レーザ加工したグラッシーカーボンを型として、マイクロチップ18を作製することができる(例えば、高橋正春ら。2005年度精密工学会春季大会学術講演会講演論文集 P85−86。フェムト秒レーザ加工型による耐熱性ガラスの大面積微細ホットエンボス成形参照)。もちろん、別の手法によってマイクロチップ18を作製してもよい。   The microchip 18 according to the present embodiment is manufactured by bonding the upper plate 70, the middle plate 100, and the lower plate 130 described above. Specifically, the upper plate 70 and the middle surface of the upper plate 70 face each other with the surface of the middle plate 100 on which the second groove pattern is formed facing each other. The side plate 100 is bonded together. FIG. 6 shows the upper plate 70 in a developed state. When the upper plate 70 and the middle plate 100 are bonded together, the upper plate 70 in the state shown in FIG. 6 is rotated (inverted) by 180 degrees about the Y axis as the rotation axis, and in that state, FIG. Affix to the middle plate 100 shown. Further, the surface (back surface) opposite to the surface on which the second groove pattern is formed on the inner side plate 100 and the surface on which the discharge channel groove 132 is formed on the lower plate 130 face each other. In this state, the middle plate 100 and the lower plate 130 are bonded together. For example, a microchip 18 can be manufactured using a glassy carbon that has been laser-processed as a mold by using a hot embossing device (for example, Masaharu Takahashi et al. Proc. (Refer to large area fine hot embossing of heat resistant glass by femtosecond laser processing mold) Of course, the microchip 18 may be manufactured by another method.

上記の貼り合わせにより、上側プレート70に形成された第1溝パターンと中側プレート100に形成された第2溝パターンとによって、導入部40(導入流路42,44)、混合部20(三次元流路46を含む流路)、及び、観測部22(観測流路48)が形成される。また、排出流路用溝132によって排出流路50が形成される。また、排出流路用溝132の一方端部132a(上流側の端部)と、中側プレート100の観測流路用溝114の他方端部114b(貫通孔)(図7参照)と、上側プレート70の観測流路用溝84の他方端部84bと、が繋がる(連通する)。中側プレート100に形成された貫通孔(他方端部114bに形成された貫通孔)を介して、観測流路用溝84,114と排出流路用溝132が繋がるため、観測流路48と排出流路50が繋がる(連通する)。これにより、観測流路48から排出流路50に混合済み試料溶液が流入する。   By the above bonding, the introduction portion 40 (introduction flow paths 42 and 44) and the mixing portion 20 (tertiary) are formed by the first groove pattern formed in the upper plate 70 and the second groove pattern formed in the middle plate 100. The flow path including the original flow path 46) and the observation unit 22 (observation flow path 48) are formed. Further, the discharge channel 50 is formed by the discharge channel groove 132. Also, one end 132a (upstream end) of the discharge channel groove 132, the other end 114b (through hole) (see FIG. 7) of the observation channel groove 114 of the middle plate 100, and the upper side The other end portion 84b of the observation channel groove 84 of the plate 70 is connected (communicated). The observation flow path grooves 84 and 114 and the discharge flow path groove 132 are connected via the through holes formed in the middle plate 100 (through holes formed in the other end 114b). The discharge channel 50 is connected (communicated). As a result, the mixed sample solution flows from the observation channel 48 into the discharge channel 50.

なお、マイクロチップ18内の各流路は、直線状の流路であってもよいし、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。各流路の断面は、矩形状の形状を有していてもよいし、曲線状の形状を有していてもよいし、直線部分と曲線部分とを有していてもよい。各流路の断面の大きさは一定であってもよいし、部分的に異なっていてもよい。各プレートに形成されている溝についても同様である。観測部22内の流路は、観測の観点から、例えば、Y方向に対して斜めに形成されている場合、直線的ではない場合、断面積が一定ではない場合と比べて、Y方向に直線的であったり、一定の断面積を有していたりした方が、試料が受ける磁場の均一性を達成する上で、より好ましい。   Each flow path in the microchip 18 may be a straight flow path, a curved flow path, or a flow path including a straight portion and a curved portion. Good. The cross section of each flow path may have a rectangular shape, may have a curved shape, or may have a straight portion and a curved portion. The size of the cross section of each channel may be constant or may be partially different. The same applies to the grooves formed in each plate. From the viewpoint of observation, for example, when the flow path in the observation unit 22 is formed obliquely with respect to the Y direction, the flow path is not linear, and the cross-sectional area is not constant. It is more preferable to achieve a uniform magnetic field applied to the sample.

なお、上側プレート70、中側プレート100及び下側プレート130のそれぞれの厚さは、例えば1mm程度であり、各プレートに形成された溝の深さは、例えば0.1〜0.5mm程度である。中側プレート100に形成された貫通孔(他方端部114bに形成された貫通孔)は、例えば、直径が0.5mm程度の孔である。   In addition, each thickness of the upper side plate 70, the middle side plate 100, and the lower side plate 130 is about 1 mm, for example, and the depth of the groove | channel formed in each plate is about 0.1-0.5 mm, for example. is there. The through hole formed in the middle plate 100 (the through hole formed in the other end 114b) is, for example, a hole having a diameter of about 0.5 mm.

第1実施形態に係るマイクロチップ18を用いて、たんぱく質(Ribonuclease A、13.7kDa)の構造形成反応(変性状態からの巻き戻り反応)の観測を行った。4M(モル濃度)のグアニジン塩酸(変性剤)を含む緩衝液(10mM重水素化酢酸緩衝液、pDread3.1)にたんぱく質を1mMの濃度で溶解した溶液(この状態でタンパク質は変性している)と、グアニジン塩酸を含まない緩衝液を等量混合する実験を行った。測定温度は25℃であり、NMR試料管のマイクロチップ以外には重水が満たされている。試料溶液を混合後、グアニジン塩酸は2Mになるが、この条件では、構造を形成している状態が安定であるため、巻き戻り反応が観測できる。   Using the microchip 18 according to the first embodiment, the structure formation reaction (rewinding reaction from the denatured state) of the protein (Ribonuclease A, 13.7 kDa) was observed. A solution in which a protein is dissolved at a concentration of 1 mM in a buffer solution (10 mM deuterated acetic acid buffer solution, pDread 3.1) containing 4 M (molar concentration) of guanidine hydrochloride (denaturing agent) (in this state, the protein is denatured). Then, an experiment was conducted in which equal amounts of a buffer solution containing no guanidine hydrochloride was mixed. The measurement temperature is 25 ° C., and heavy water is filled other than the microchip of the NMR sample tube. After mixing the sample solution, the guanidine hydrochloride becomes 2M. Under these conditions, since the structure forming state is stable, a rewinding reaction can be observed.

図9には、NMR測定のシーケンスが示されている。図9に示すように、シリンジポンプの動作とパルスの発生とNMR信号の取り込みとを同期したシーケンスを繰り返し行った。シリンジポンプのON/OFF後、間隔2秒の連続測定を100回以上行うことを16回繰り返した。それぞれの測定毎に16回積算したものとして扱い、スペクトルを重ねると、図10に示すように、時間に依存した変化を観測することができた。これに、因子分析法(例えば、Yamasaki et al. (2013) Anal. Chem 85, 9439-9443. Real-time NMR monitoring of protein-folding kinetics by a recycle flow system for temperature jump)を適用し、時間依存性に相当するスコアベクター(図11参照)と、スペクトルに依存するローディングベクター(図12参照)に分解して解析した結果、0.01s−1の反応速度を得た。2Mの変性剤濃度という条件下では巻き戻り反応が遅いが、より低い変性剤濃度であれば、より速い反応となると考えられる(混合比率を変えれば実現できる)。第1実施形態に係るマイクロチップ18を用いることにより、間隔1sにも対応可能であり、今回の測定の数十倍速い反応も十分に解析可能である。 FIG. 9 shows an NMR measurement sequence. As shown in FIG. 9, a sequence in which the operation of the syringe pump, generation of pulses, and acquisition of NMR signals were synchronized was repeated. After the syringe pump was turned ON / OFF, the continuous measurement at intervals of 2 seconds was repeated 16 times or more. When each measurement was handled as an accumulation of 16 times and the spectra were overlapped, a change depending on time could be observed as shown in FIG. A factor analysis method (for example, Yamasaki et al. (2013) Anal. Chem 85, 9439-9443. Real-time NMR monitoring of protein-folding kinetics by a recycle flow system for temperature jump) As a result of decomposition and analysis into a score vector corresponding to sex (see FIG. 11) and a loading vector depending on the spectrum (see FIG. 12), a reaction rate of 0.01 s −1 was obtained. The rewinding reaction is slow under the condition of 2M denaturant concentration, but a lower denaturant concentration is considered to be a faster reaction (can be realized by changing the mixing ratio). By using the microchip 18 according to the first embodiment, it is possible to cope with an interval of 1 s, and it is possible to sufficiently analyze a reaction several tens of times faster than the current measurement.

(変形例)
以下、第1実施形態の変形例について説明する。図13には、変形例に係るNMR装置10Aが示されている。変形例では、シリンジポンプ26の替わりにオートサンプラー134が用いられている。オートサンプラー134以外の構成は、上述したNMR装置10の構成と同じである。変形例に係るNMR装置10Aは、例えば、Fragment-based Drug Discovery等の創薬スクリーニングにおいて、多種の試料を連続して測定を行うために用いられる。例えば、化合物試料と標的たんぱく質の溶液を送り、マイクロチップ18内で混合してNMR測定を行うことで、結合を評価する。NMR制御系におけるマクロプログラムにより、多数の試料を自動処理することが可能である。
(Modification)
Hereinafter, modified examples of the first embodiment will be described. FIG. 13 shows an NMR apparatus 10A according to a modification. In the modification, an auto sampler 134 is used instead of the syringe pump 26. The configuration other than the autosampler 134 is the same as the configuration of the NMR apparatus 10 described above. The NMR apparatus 10A according to the modified example is used to continuously measure various samples in drug discovery screening such as Fragment-based Drug Discovery. For example, the compound sample and the target protein solution are fed, mixed in the microchip 18 and subjected to NMR measurement to evaluate the binding. A large number of samples can be automatically processed by a macro program in the NMR control system.

[第2実施形態]
以下、図14,15を参照して、第2実施形態に係るマイクロチップについて説明する。図14は、第2実施形態に係るマイクロチップ136の全体の構成を上面側(Z方向)から見た図であり、図15は、マイクロチップ136の全体の構成を下面側(Z方向とは反対の方向)から見た図である。
[Second Embodiment]
Hereinafter, the microchip according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 14 is a diagram of the entire configuration of the microchip 136 according to the second embodiment as viewed from the upper surface side (Z direction). FIG. 15 illustrates the entire configuration of the microchip 136 on the lower surface side (what is the Z direction)? It is the figure seen from the opposite direction.

マイクロチップ136は、複数のプレートを含むプレート積層体である。各プレートは、例えば長方形の形状を有するガラス製の板状部材である。図14に示すように、マイクロチップ136は、上流側から下流側にかけて、導入部138と混合部140と観測部141とを含む。   The microchip 136 is a plate stack including a plurality of plates. Each plate is a plate member made of glass having a rectangular shape, for example. As shown in FIG. 14, the microchip 136 includes an introduction unit 138, a mixing unit 140, and an observation unit 141 from the upstream side to the downstream side.

導入部138は、複数の試料溶液を混合部140に導入するための部分であり、複数の導入流路(例えば導入流路142,143)を含む。導入流路142は、例えば試料溶液Aを混合部140に導入するための流路であり、導入流路143は、例えば試料溶液Bを混合部140に導入するための流路である。   The introduction unit 138 is a part for introducing a plurality of sample solutions into the mixing unit 140, and includes a plurality of introduction channels (for example, introduction channels 142 and 143). The introduction channel 142 is a channel for introducing the sample solution A into the mixing unit 140, for example. The introduction channel 143 is a channel for introducing the sample solution B into the mixing unit 140, for example.

導入流路142の一方端部142a(上流側の端部)には、例えば注入用チューブ30(図1参照)が接続され、注入用チューブ30を介して試料溶液Aが導入流路142に注入される。同様に、導入流路143の一方端部143a(上流側の端部)には、例えば注入用チューブ28(図1参照)が接続され、注入用チューブ28を介して試料溶液Bが導入流路143に注入される。導入流路142の他方端部142b(下流側の端部)は、後述する三次元流路144の一方端部144a(上流側の端部)に繋がっており、これにより、導入流路142と三次元流路144とが連通している。同様に、導入流路143の他方端部143b(下流側の端部)は、三次元流路144の一方端部144b(上流側の端部)に繋がっており、これにより、導入流路143と三次元流路144とが連通している。   For example, an injection tube 30 (see FIG. 1) is connected to one end 142a (upstream end) of the introduction channel 142, and the sample solution A is injected into the introduction channel 142 via the injection tube 30. Is done. Similarly, for example, an injection tube 28 (see FIG. 1) is connected to one end 143a (upstream end) of the introduction channel 143, and the sample solution B is introduced into the introduction channel 28 via the injection tube 28. 143. The other end 142b (downstream end) of the introduction flow path 142 is connected to one end 144a (upstream end) of a three-dimensional flow path 144 described later. The three-dimensional channel 144 is in communication. Similarly, the other end 143b (downstream end) of the introduction channel 143 is connected to one end 144b (upstream end) of the three-dimensional channel 144, whereby the introduction channel 143 is connected. And the three-dimensional channel 144 communicate with each other.

混合部140は、導入部138の下流側、かつ、観測部141の上流側にて、観測部141に隣接して接続された部分であり、複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)が流される三次元流路144を含む。三次元流路144は、複数の試料溶液の流れを三次元的に操作して乱流を引き起こす構造を有する。複数の試料溶液は、三次元流路144内で混合され、混合された試料溶液の均一化が図られる。その際、乱流が発生して、試料溶液の混合が促進される。三次元流路144の構成については後で詳しく説明する。   The mixing unit 140 is a part connected adjacent to the observation unit 141 on the downstream side of the introduction unit 138 and the upstream side of the observation unit 141, and a plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) are provided. It includes a three-dimensional channel 144 that is flowed. The three-dimensional channel 144 has a structure that causes a turbulent flow by three-dimensionally operating a plurality of sample solution flows. A plurality of sample solutions are mixed in the three-dimensional flow path 144, and the mixed sample solutions are made uniform. At that time, a turbulent flow is generated to promote mixing of the sample solution. The configuration of the three-dimensional channel 144 will be described in detail later.

三次元流路144の一方端部144a(上流側の端部)は、導入流路142の他方端部142b(下流側の端部)に繋がっており、三次元流路144の一方端部144b(上流側の端部)は、導入流路143の他方端部143b(下流側の端部)に繋がっている。導入流路142内を流れてきた試料溶液Aは、一方端部144aから三次元流路144内に流入する。同様に、導入流路143内を流れてきた試料溶液Bは、一方端部144bから三次元流路144内に流入する。三次元流路144の他方端部144c(下流側の端部)は、後述する観測流路146の一方端部146a(上流側の端部)に繋がっており、これにより、三次元流路144と観測流路146とが連通している。   One end 144a (upstream end) of the three-dimensional flow path 144 is connected to the other end 142b (downstream end) of the introduction flow path 142, and one end 144b of the three-dimensional flow path 144 is connected. The (upstream end) is connected to the other end 143b (downstream end) of the introduction flow path 143. The sample solution A that has flowed through the introduction channel 142 flows into the three-dimensional channel 144 from the one end 144a. Similarly, the sample solution B that has flowed through the introduction channel 143 flows into the three-dimensional channel 144 from one end 144b. The other end 144c (downstream end) of the three-dimensional flow path 144 is connected to one end 146a (upstream end) of the observation flow path 146 described later, whereby the three-dimensional flow path 144 is connected. And the observation channel 146 communicate with each other.

観測部141は、静磁場発生装置12の磁場中心部に配置される部分であり、混合部140によって混合された試料溶液(混合済み試料溶液)が流れる観測流路146を含む。観測流路146内の混合済み溶液からのNMR信号が検出される。観測流路146は、例えば、直線状の2つの流路が曲線状流路によって繋げられた構造を有している。もちろん、観測流路146の形状は、これ以外の形状であってもよい。   The observation unit 141 is a part arranged at the magnetic field center of the static magnetic field generator 12 and includes an observation channel 146 through which the sample solution (mixed sample solution) mixed by the mixing unit 140 flows. An NMR signal from the mixed solution in the observation channel 146 is detected. The observation channel 146 has, for example, a structure in which two linear channels are connected by a curved channel. Of course, the shape of the observation channel 146 may be other shapes.

観測流路146の一方端部146a(上流側の端部)は、三次元流路144の他方端部144c(下流側の端部)に繋がっている。三次元流路144内を流れることで複数の試料溶液は混合され、混合済みの試料溶液が、一方端部146aから観測流路146内に流入する。観測流路146の他方端部146b(下流側の端部)は、後述する排出流路148(図15参照)の一方端部148aに繋がっており、これにより、観測流路146と排出流路148とが連通している。   One end 146 a (upstream end) of the observation channel 146 is connected to the other end 144 c (downstream end) of the three-dimensional channel 144. A plurality of sample solutions are mixed by flowing in the three-dimensional channel 144, and the mixed sample solution flows into the observation channel 146 from one end 146a. The other end 146b (downstream end) of the observation channel 146 is connected to one end 148a of a discharge channel 148 (see FIG. 15) described later, whereby the observation channel 146 and the discharge channel are connected. 148 communicates.

図15に示すように、マイクロチップ136は、上述した導入部138、混合部140及び観測部141の他、排出流路148を含む。図15に示す例では、排出流路148は、直線状の流路である。もちろん、排出流路148は、曲線状の流路であってもよいし、直線部分と曲線部分とを含む流路であってもよい。   As shown in FIG. 15, the microchip 136 includes a discharge channel 148 in addition to the introduction unit 138, the mixing unit 140, and the observation unit 141 described above. In the example shown in FIG. 15, the discharge channel 148 is a linear channel. Of course, the discharge channel 148 may be a curved channel, or may be a channel including a straight portion and a curved portion.

排出流路148の一方端部148a(上流側の端部)は、観測流路146の他方端部146b(下流側の端部)(図14参照)に繋がっている。観測流路146内を流れてきた混合済みの試料溶液は、一方端部148aから排出流路148内に流入する。排出流路148の他方端部148b(下流側の端部)は、排出用チューブ32(図1参照)に接続されている。排出流路148内を流れてきた混合済みの試料溶液は、他方端部148bから排出用チューブ32に排出される。これにより、混合済みの試料溶液が、マイクロチップ136の外部に排出される。   One end 148a (upstream end) of the discharge channel 148 is connected to the other end 146b (downstream end) of the observation channel 146 (see FIG. 14). The mixed sample solution flowing in the observation channel 146 flows into the discharge channel 148 from one end 148a. The other end 148b (downstream end) of the discharge channel 148 is connected to the discharge tube 32 (see FIG. 1). The mixed sample solution flowing in the discharge channel 148 is discharged to the discharge tube 32 from the other end 148b. Thereby, the mixed sample solution is discharged to the outside of the microchip 136.

以下、図16を参照して、三次元流路144について詳しく説明する。この三次元流路144は、いわゆるサーペンタイン(serpentine)型の形状を有する流路であり、具体的には、平面方向(X,Y方向)と高さ方向(Z方向)との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である。三次元流路144は、互いに連鎖した複数のユニット150を含む。各ユニット150は、上流側から下流側に配置されている。各ユニット150は、三次元流路144の一部を構成する三次元流路であり、互いに隣り合うユニットに繋がっている(連通している)。複数の試料溶液(例えば試料溶液A,B)が、三次元流路144の一方端部144a,144bから上流側のユニット150内に流入し、上流側のユニット150から下流側のユニット150にかけて流れる。その流れの最中に、複数の試料溶液が混合される。   Hereinafter, the three-dimensional flow path 144 will be described in detail with reference to FIG. The three-dimensional flow path 144 is a flow path having a so-called serpentine type shape, and specifically, is perpendicular to both the plane direction (X, Y direction) and the height direction (Z direction). Alternatively, the flow path has a structure that is bent at an acute angle. The three-dimensional channel 144 includes a plurality of units 150 that are chained together. Each unit 150 is arranged from the upstream side to the downstream side. Each unit 150 is a three-dimensional flow path that constitutes a part of the three-dimensional flow path 144, and is connected (communicated) to adjacent units. A plurality of sample solutions (for example, sample solutions A and B) flow into the upstream unit 150 from one end portions 144a and 144b of the three-dimensional channel 144 and flow from the upstream unit 150 to the downstream unit 150. . During the flow, a plurality of sample solutions are mixed.

各ユニット150は、第1縦流路152と、第2縦流路154と、第1横流路156と、第2横流路158と、を含む。第1縦流路152と第2縦流路154は、マイクロチップ136の長手方向(Y方向)に沿って形成された流路である。第1縦流路152と第2縦流路154は、マイクロチップ136内において、互いに異なる高さの位置(Z方向の位置)に形成されている。第1横流路156と第2横流路158は、マイクロチップ136の短手方向(X方向)に沿って形成された流路である。第1横流路156は、第1縦流路152の上流側の端部と第2縦流路154の下流側の端部とを繋ぐ流路である。これにより、第1縦流路152と第2縦流路154が連通する。第2横流路158は、第2縦流路154の上流側の端部と第1縦流路152の下流側の端部とを繋ぐ流路である。これにより、第1縦流路152と第2縦流路154が連通する。   Each unit 150 includes a first vertical channel 152, a second vertical channel 154, a first horizontal channel 156, and a second horizontal channel 158. The first vertical channel 152 and the second vertical channel 154 are channels formed along the longitudinal direction (Y direction) of the microchip 136. The first vertical channel 152 and the second vertical channel 154 are formed at different height positions (positions in the Z direction) in the microchip 136. The first horizontal channel 156 and the second horizontal channel 158 are channels formed along the short direction (X direction) of the microchip 136. The first horizontal flow path 156 is a flow path that connects the upstream end of the first vertical flow path 152 and the downstream end of the second vertical flow path 154. Thereby, the 1st vertical flow path 152 and the 2nd vertical flow path 154 are connected. The second horizontal flow path 158 is a flow path that connects the upstream end of the second vertical flow path 154 and the downstream end of the first vertical flow path 152. Thereby, the 1st vertical flow path 152 and the 2nd vertical flow path 154 are connected.

図16に示す例では、第1縦流路152と第1横流路156と、及び、第1縦流路152と第2横流路158とによって、平面方向に(XY平面内で)直角に屈折した構造を有する流路が形成される。また、第1横流路156と第2縦流路154と、及び、第2横流路158と第2縦流路154とによって、高さ方向に(YZ平面内で)直角に屈折した構造を有する流路が形成される。つまり、マイクロチップ136の厚さ方向に向かう流路が形成される。もちろん、各流路の屈折角度は鋭角であってもよい。   In the example shown in FIG. 16, the first vertical flow path 152 and the first horizontal flow path 156 and the first vertical flow path 152 and the second horizontal flow path 158 are refracted at right angles in the plane direction (within the XY plane). A flow path having the above structure is formed. In addition, the first horizontal flow path 156 and the second vertical flow path 154, and the second horizontal flow path 158 and the second vertical flow path 154 have a structure that is refracted at right angles in the height direction (in the YZ plane). A flow path is formed. That is, a flow path toward the thickness direction of the microchip 136 is formed. Of course, the refraction angle of each channel may be an acute angle.

上記の構成を有するマイクロチップ136によると、平面方向と高さ方向の両方に直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路によって、乱流が発生し易くなるため、複数の試料溶液の混合が促進され、試料溶液の均一化が図れる。例えば、拡散のみによって複数の試料溶液を混合する場合と比べて、より迅速に均一化が図れる。   According to the microchip 136 having the above-described configuration, the turbulent flow is easily generated by the flow path having a structure refracted at a right angle or an acute angle in both the planar direction and the height direction, so that mixing of a plurality of sample solutions is promoted. Thus, the sample solution can be made uniform. For example, uniformization can be achieved more rapidly than in the case of mixing a plurality of sample solutions only by diffusion.

例えば、上側プレートに、第1縦流路152群を形成するための第1縦溝パターン(複数の縦溝)と、第1横流路156群を形成するための第1横溝パターン(複数の横溝)と、第2横流路158群を形成するための第2横溝パターン(複数の横溝)と、が形成されている。また、中側プレートに、第2縦流路154群を形成するための第2縦溝パターン(複数の縦溝)が形成されている。下側プレートは、第1実施形態に係る下側プレートと同じ溝パターンを有する。上側プレートにおいて溝パターンが形成されている面と、中側プレートにおいて溝パターンが形成されている面と、を向かい合わせた状態で、上側プレートと中側プレートとを貼り合わせる。これにより、上側プレートと中側プレートのそれぞれに形成された溝パターンによって、三次元流路144が形成される。   For example, on the upper plate, a first vertical groove pattern (a plurality of vertical grooves) for forming the first vertical flow channel 152 group and a first horizontal groove pattern (a plurality of horizontal grooves) for forming the first horizontal flow channel 156 group are formed. ) And a second horizontal groove pattern (a plurality of horizontal grooves) for forming the second horizontal flow path 158 group. Further, a second vertical groove pattern (a plurality of vertical grooves) for forming the second vertical flow channel 154 group is formed in the middle plate. The lower plate has the same groove pattern as the lower plate according to the first embodiment. The upper plate and the middle plate are bonded together with the surface of the upper plate on which the groove pattern is formed and the surface of the middle plate on which the groove pattern is formed facing each other. Thereby, the three-dimensional flow path 144 is formed by the groove pattern formed in each of the upper plate and the middle plate.

第2実施形態に係るマイクロチップ136によると、第1実施形態に係るマイクロチップ18と同様に、拡散のみならず乱流によっても複数の試料溶液が混合され、これにより、試料溶液の均一化を効率的に行うことが可能となる。   According to the microchip 136 according to the second embodiment, similarly to the microchip 18 according to the first embodiment, a plurality of sample solutions are mixed not only by diffusion but also by turbulent flow, thereby making the sample solution uniform. It becomes possible to carry out efficiently.

18 マイクロチップ、20 混合部、22 観測部、46 三次元流路、58 分岐部、60 交差部、62 合流部。   18 microchip, 20 mixing section, 22 observation section, 46 three-dimensional flow path, 58 branch section, 60 intersection section, 62 junction section.

Claims (10)

静磁場発生器の磁場中心部に配置され、混合済み溶液が流れる流路を有する観測部と、
前記観測部の上流側にて前記観測部に隣接して接続された部分であって、複数の溶液が流される三次元流路を有する混合部と、
を含むことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
An observation unit that is disposed in the magnetic field center of the static magnetic field generator and has a channel through which the mixed solution flows;
A mixing unit having a three-dimensional flow path through which a plurality of solutions are flowed, which is a part connected adjacent to the observation unit on the upstream side of the observation unit;
A mixed microchip for NMR measurement, comprising:
請求項1に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して複数の溶液の混合を促進する構造を有する、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to claim 1,
The three-dimensional flow path has a structure that promotes mixing of a plurality of solutions by operating a plurality of solution flows in three dimensions.
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項2に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して少なくとも拡散による複数の溶液の混合を促進する構造を有する、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
The mixed microchip for NMR measurement according to claim 2,
The three-dimensional flow path has a structure that promotes mixing of a plurality of solutions by at least diffusion by operating a plurality of solution flows in three dimensions,
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項2又は請求項3に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、複数の溶液の流れを三次元に操作して乱流を引き起こす構造を有する、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to claim 2 or claim 3,
The three-dimensional flow path has a structure that causes a turbulent flow by operating a plurality of solution flows in three dimensions.
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
互いに貼り合わされた第1プレートと第2プレートとを含むプレート積層体を含み、
前記第1プレートには第1溝パターンが形成されており、
前記第2プレートには第2溝パターンが形成されており、
前記第1プレートと前記第2プレートとが貼り合わされた状態で、前記第1プレートと前記第2プレートとに跨って前記三次元流路が形成されている、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to any one of claims 1 to 4,
Including a plate laminate including a first plate and a second plate bonded together;
A first groove pattern is formed on the first plate;
A second groove pattern is formed on the second plate;
In the state where the first plate and the second plate are bonded together, the three-dimensional flow path is formed across the first plate and the second plate,
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項5に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、互いに連鎖した複数のユニットを含み、
各ユニットは、分岐部と交差部と合流部とを含み、
前記分岐部では、溶液が分岐して複数の方向に分かれ、
前記交差部では、複数の溶液が互いに交差し、
前記合流部では、複数の溶液が合流する、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to claim 5,
The three-dimensional flow path includes a plurality of units linked to each other,
Each unit includes a branching part, an intersection part, and a merging part,
In the branch part, the solution branches and is divided into a plurality of directions,
At the intersection, a plurality of solutions intersect each other,
In the merging portion, a plurality of solutions merge.
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項6に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記交差部は、前記第1プレートに形成された傾斜した第1溝パターンと、前記第2プレートに形成された逆傾斜した第2溝パターンと、の交点において形成される、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to claim 6,
The intersecting portion is formed at an intersection of an inclined first groove pattern formed on the first plate and an inversely inclined second groove pattern formed on the second plate.
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項7に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記第1溝パターンは、前記第1プレートにおいて第1方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含み、
前記第2溝パターンは、前記第2プレートにおいて前記第1方向とは逆の第2方向へ傾斜した複数の傾斜溝を含む、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
The mixed microchip for NMR measurement according to claim 7,
The first groove pattern includes a plurality of inclined grooves inclined in a first direction in the first plate,
The second groove pattern includes a plurality of inclined grooves inclined in a second direction opposite to the first direction in the second plate.
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項6から請求項8のいずれか一項に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記交差部において、前記プレート積層体の厚さ方向に複数の溶液が接触又は作用し合う、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to any one of claims 6 to 8,
In the intersection, a plurality of solutions contact or interact in the thickness direction of the plate laminate,
A mixed microchip for NMR measurement.
請求項2から請求項4のいずれか一項に記載のNMR測定用混合マイクロチップにおいて、
前記三次元流路は、当該NMR測定用混合マイクロチップの平面方向と厚さ方向との両方向に、直角又は鋭角に屈折した構造を有する流路である、
ことを特徴とするNMR測定用混合マイクロチップ。
In the mixed microchip for NMR measurement according to any one of claims 2 to 4,
The three-dimensional channel is a channel having a structure that is refracted at a right angle or an acute angle in both the planar direction and the thickness direction of the NMR measurement mixed microchip.
A mixed microchip for NMR measurement.
JP2016255932A 2016-12-28 2016-12-28 Mixed microchip for NMR measurement Active JP6788247B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016255932A JP6788247B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Mixed microchip for NMR measurement

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016255932A JP6788247B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Mixed microchip for NMR measurement

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018105837A true JP2018105837A (en) 2018-07-05
JP6788247B2 JP6788247B2 (en) 2020-11-25

Family

ID=62787087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016255932A Active JP6788247B2 (en) 2016-12-28 2016-12-28 Mixed microchip for NMR measurement

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6788247B2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007113922A (en) * 2005-10-18 2007-05-10 Univ Waseda Microreactor
JP2007268490A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Fujifilm Corp Micro device and catalytic reaction method using the same
JP2008008692A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Jeol Ltd Microchip
JP2008051799A (en) * 2006-07-24 2008-03-06 Jeol Ltd Nmr device and nmr measurement method
JP2009174995A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Sony Corp Channel structure, channel substrate, and controlling method of fluid
JP2009204339A (en) * 2008-02-26 2009-09-10 Sharp Corp Liquid feeding structure and microanalyzing chip using the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007113922A (en) * 2005-10-18 2007-05-10 Univ Waseda Microreactor
JP2007268490A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Fujifilm Corp Micro device and catalytic reaction method using the same
JP2008008692A (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Jeol Ltd Microchip
JP2008051799A (en) * 2006-07-24 2008-03-06 Jeol Ltd Nmr device and nmr measurement method
JP4933352B2 (en) * 2006-07-24 2012-05-16 株式会社 Jeol Resonance NMR equipment
JP2009174995A (en) * 2008-01-24 2009-08-06 Sony Corp Channel structure, channel substrate, and controlling method of fluid
JP2009204339A (en) * 2008-02-26 2009-09-10 Sharp Corp Liquid feeding structure and microanalyzing chip using the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YUTAKA TAKAHASHI: "Development of an NMR Interface Microchip "MICCS" for Direct Detection of Reaction Products and Inte", ANALYTICAL SCIENCES, vol. 23, JPN6020028290, April 2007 (2007-04-01), pages 395 - 400, XP002459559, ISSN: 0004363400, DOI: 10.2116/analsci.23.395 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP6788247B2 (en) 2020-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Foley et al. NMR flow tube for online NMR reaction monitoring
Olson et al. Microflow NMR: concepts and capabilities
Zalesskiy et al. Miniaturization of NMR systems: Desktop spectrometers, microcoil spectroscopy, and “NMR on a chip” for chemistry, biochemistry, and industry
Chen et al. The chemistrode: a droplet-based microfluidic device for stimulation and recording with high temporal, spatial, and chemical resolution
US7999942B2 (en) Surface plasmon resonance sensor
US9976973B2 (en) Counting particles using an electrical differential counter
Spengler et al. Heteronuclear micro-Helmholtz coil facilitates µm-range spatial and sub-Hz spectral resolution NMR of nL-volume samples on customisable microfluidic chips
Clarke et al. Investigation of flow through triply periodic minimal surface-structured porous media using MRI and CFD
Eills et al. High-resolution nuclear magnetic resonance spectroscopy with picomole sensitivity by hyperpolarization on a chip
Bordonali et al. Parahydrogen based NMR hyperpolarisation goes micro: an alveolus for small molecule chemosensing
KR20140128547A (en) Microfluidic cell chip, method for cell culture and cell image analyzing apparatus using the same
Hamadani et al. Nonequilibrium single molecule protein folding in a coaxial mixer
Nassar et al. Integrated impedance sensing of liquid sample plug flow enables automated high throughput NMR spectroscopy
Rajawat et al. Disease diagnostics using hydrodynamic flow focusing in microfluidic devices: Beyond flow cytometry
JP6788247B2 (en) Mixed microchip for NMR measurement
Kelz et al. Reimagining magnetic resonance instrumentation using open maker tools and hardware as protocol
Bastawrous et al. Comparing the potential of Helmholtz and planar NMR microcoils for analysis of intact biological samples
Barker et al. Direct Production of a Hyperpolarized Metabolite on a Microfluidic Chip
Chen et al. Probing the kinetics of chemical reactions in ultra-small droplet samples using digital microfluidic nuclear magnetic resonance spectroscopy
Ehrmann et al. Sample patterning on NMR surface microcoils
Liang et al. Proton transport in biological systems can be probed by two-dimensional infrared spectroscopy
KR101068672B1 (en) An apparatus and method for analyzing toxicity of nano-materials, and an apparatus and system for measuring effect of pharmaceutical nano-materials using the same
Xi et al. Flows of concentrated suspensions through an asymmetric bifurcation
Lupulescu et al. Relaxation-assisted separation of chemical sites in NMR spectroscopy of static solids
Kabay et al. Microfluidic roadmap for translational nanotheranostics

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190718

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200729

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200804

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200923

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20201013

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20201021

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6788247

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150