JP2023172459A

JP2023172459A - Pcr microfluidic chip and pcr analyzer

Info

Publication number: JP2023172459A
Application number: JP2022084273A
Authority: JP
Inventors: 敬祐上田; Keisuke Ueda
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2022-05-24
Filing date: 2022-05-24
Publication date: 2023-12-06

Abstract

To provide a technology that minimizes contamination to a liquid sample and allows the liquid sample to be easily stopped at a desired location, when flowing the liquid sample in a liquid channel.SOLUTION: A PCR microfluidic chip comprises: a liquid channel through which a liquid sample used for PCR flows; an elastically expandable first pump chamber connected to one end of the liquid channel and filled with air; an elastically expandable second pump chamber connected to the other end of the liquid channel and filled with air; a first air channel which is connected to the first pump chamber and through which air flows; a second air channel which is connected to the second pump chamber and through which air flows; an intermediate air channel connecting the first air channel and the second air channel; an expandable cover member configured to open and close the intermediate air channel according to an applied external force and airtightly cover the intermediate air channel; and a surrounding member that airtightly surrounds the channel.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、ＰＣＲ用マイクロ流体チップおよびＰＣＲ分析装置に関する。 The present invention relates to a microfluidic chip for PCR and a PCR analysis device.

ＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応）は、使用される液体サンプルをＰＣＲチューブまたは複数の穴が形成されたマイクロプレート（マイクロウェル）などの反応容器に所定量入れて行うことが一般的であるが、近年、基板に形成された微細な流路を備える反応容器（チップとも呼ばれる）を用いて行うことが実用化されてきている。流路を備えるチップ（マイクロ流路チップ）を用いたＰＣＲを行う場合、流路に高温領域や低温領域などの温度領域を設定し、液体サンプルを流路内で往復式に移動させることにより、液体サンプルにサーマルサイクルを与える。 PCR (polymerase chain reaction) is generally performed by placing a predetermined amount of the liquid sample to be used in a reaction container such as a PCR tube or a microplate (microwell) with multiple holes. It has been put into practical use to use a reaction vessel (also called a chip) equipped with a fine flow path formed in a substrate. When performing PCR using a chip equipped with a flow channel (microchannel chip), by setting temperature regions such as a high temperature region and a low temperature region in the flow channel, and moving the liquid sample in a reciprocating manner within the flow channel, Subject the liquid sample to a thermal cycle.

従来のマイクロ流路チップにおける送液方法としては、特許文献１に開示されたように、２つのマイクロブロアもしくはファンを流路の両端部に接続し、送風により加圧することで送液する方法がある。また、特許文献２に開示されたように、複数のポンプと複数の三方弁を用いることで送液する方法が提案されている。 As disclosed in Patent Document 1, a conventional liquid feeding method in a microchannel chip includes a method in which two micro blowers or fans are connected to both ends of a channel and the liquid is transferred by applying pressure by blowing air. be. Further, as disclosed in Patent Document 2, a method of sending liquid by using a plurality of pumps and a plurality of three-way valves has been proposed.

特開２０１９－４７８１２号公報JP2019-47812A 特開２０２０－１１０１８６号公報Japanese Patent Application Publication No. 2020-110186

ＰＣＲにおいては、液体サンプルへのコンタミネーションを最小限化または完全に防止することが重要である。特に液体サンプルを液体流路内で流動させる際には、液体サンプルが不要な物質に接触しないことが望ましい。 In PCR, it is important to minimize or completely prevent contamination of liquid samples. Particularly when a liquid sample is caused to flow within a liquid channel, it is desirable that the liquid sample not come into contact with unnecessary substances.

また、ＰＣＲでは、液体サンプルを高温で加熱するため、液体サンプルの粘性の変化、微小な気泡の発生、予期しない内部気圧の変動などのため、液体サンプルを所望の観察位置に停止させることが困難なことがある。 In addition, in PCR, liquid samples are heated at high temperatures, so it is difficult to stop the liquid sample at the desired observation position due to changes in the viscosity of the liquid sample, generation of microbubbles, unexpected fluctuations in internal pressure, etc. Something happens.

そこで、本発明は、液体サンプルを液体流路内で流動させる際に、液体サンプルへのコンタミネーションを最小限化し、液体サンプルを所望の位置に容易に停止させることができる技術を提供する。 Therefore, the present invention provides a technique that can minimize contamination to the liquid sample and easily stop the liquid sample at a desired position when the liquid sample is caused to flow in a liquid flow path.

本発明のある態様によれば、ＰＣＲ用マイクロ流体チップが提供される。このＰＣＲ用マイクロ流体チップは、ＰＣＲに使用される液体サンプルが流動する液体流路と、前記液体流路に前記液体サンプルを導入する導入口と、前記液体流路の一端に接続され、空気で満たされた弾性的に伸縮可能な第１のポンプ室と、前記液体流路の他端に接続され、空気で満たされた弾性的に伸縮可能な第２のポンプ室と、前記第１のポンプ室に接続され、空気が流動する第１の空気流路と、前記第２のポンプ室に接続され、空気が流動する第２の空気流路と、前記第１の空気流路と前記第２の空気流路を接続する中間空気流路と、外力が与えられると前記中間空気流路を閉じ、与えられる外力に応じて、前記中間空気流路を開閉するように構成され、前記中間空気流路を気密に覆う伸縮可能なカバー部材と、前記液体流路、前記第１のポンプ室、前記第２のポンプ室、前記第１の空気流路、および前記第２の空気流路を気密に包囲し、少なくとも片面に前記液体流路が観察される透明部分が設けられた包囲部材とを有する。 According to an aspect of the present invention, a microfluidic chip for PCR is provided. This microfluidic chip for PCR includes a liquid channel through which a liquid sample used for PCR flows, an inlet for introducing the liquid sample into the liquid channel, and an inlet connected to one end of the liquid channel. an elastically expandable first pump chamber filled with air; a second elastically expandable pump chamber connected to the other end of the liquid flow path and filled with air; a first air flow path connected to the chamber and through which air flows; a second air flow path connected to the second pump chamber and through which air flows; the first air flow path and the second air flow path; an intermediate air flow path that connects the air flow paths of the intermediate air flow path; an expandable cover member that airtightly covers the passage; and an expandable cover member that airtightly covers the liquid passage, the first pump chamber, the second pump chamber, the first air passage, and the second air passage. and a surrounding member provided with a transparent portion on at least one side through which the liquid flow path can be observed.

この態様においては、導入口を閉塞すると、液体流路と２つのポンプ室と２つの空気流路と中間空気流路を有する完全に閉鎖された流路系が形成される。この後、中間空気流路を閉じて、第１の空気流路と第２の空気流路の間の空気の流動を遮断した時、液体流路の両端に接続された伸縮可能な２つのポンプ室の一方を圧縮すれば、液体サンプルは圧縮されたポンプ室から他方のポンプ室に向けて液体流路を流れ、下流のポンプ室が弾性的に膨張する。中間空気流路を閉じた時、両方のポンプ室を交互に圧縮することによって、液体サンプルは液体流路を往復移動する。液体流路と２つのポンプ室は、完全に閉鎖されているので、液体サンプルを流路内で流動させる際に、液体サンプルへのコンタミネーションを最小限化することができる。 In this embodiment, when the inlet is closed, a completely closed channel system is formed having a liquid channel, two pump chambers, two air channels and an intermediate air channel. After this, when the intermediate air flow path is closed to block the flow of air between the first air flow path and the second air flow path, two extendable pumps connected to both ends of the liquid flow path Compressing one of the chambers causes the liquid sample to flow through the liquid flow path from the compressed pump chamber to the other pump chamber, causing the downstream pump chamber to elastically expand. When the intermediate air channel is closed, the liquid sample is moved back and forth through the liquid channel by alternately compressing both pump chambers. Since the liquid channel and the two pump chambers are completely closed, contamination to the liquid sample can be minimized when the liquid sample is caused to flow within the channel.

一方、中間空気流路を開けば、第１の空気流路と第２の空気流路の間の空気の流動が可能になり、第１のポンプ室、液体流路、第２のポンプ室、第２の空気流路、中間空気流路、第１の空気流路を有する閉鎖回路ができあがる。この場合、一方のポンプ室を圧縮しても、液体流路における液体サンプルの両側で気圧が平衡し、液体サンプルは停止する。 On the other hand, if the intermediate air flow path is opened, air can flow between the first air flow path and the second air flow path, and the first pump chamber, the liquid flow path, the second pump chamber, A closed circuit is created having a second air flow path, an intermediate air flow path and a first air flow path. In this case, even if one pump chamber is compressed, the air pressure is balanced on both sides of the liquid sample in the liquid flow path, and the liquid sample stops.

したがって、ポンプ室の作用または予期しない理由で液体サンプルが移動している時、中間空気流路を開くことによって、液体サンプルを停止させることができる。液体サンプルの停止位置が所望の位置でない場合には、中間空気流路を閉じて、所要のポンプ室を圧縮することによって、液体サンプルを移動させることができ、再び中間空気流路を開くことによって、液体サンプルを停止させることができる。このようにして、液体サンプルを所望の位置に容易に停止させることができる。包囲部材の少なくとも片面は透明であるので、液体流路内の液体サンプルを観察することができる。 Thus, when the liquid sample is moving due to pump chamber action or unforeseen reasons, the liquid sample can be stopped by opening the intermediate air channel. If the stopping position of the liquid sample is not the desired position, the liquid sample can be moved by closing the intermediate air channel and compressing the required pump chamber, and by opening the intermediate air channel again. , the liquid sample can be stopped. In this way, the liquid sample can be easily stopped at a desired position. At least one side of the enclosure member is transparent so that the liquid sample within the liquid flow path can be observed.

本発明の実施形態に係るＰＣＲ用マイクロ流体チップの平面図である。FIG. 1 is a plan view of a PCR microfluidic chip according to an embodiment of the present invention. 図１のII-II線矢視断面に相当する実施形態に係るＰＣＲ分析装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the PCR analyzer according to the embodiment, corresponding to the cross section taken along the line II-II in FIG. 1. FIG. 図１のＰＣＲ用マイクロ流体チップの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the PCR microfluidic chip of FIG. 1. FIG. 中間空気流路を閉じた時のＰＣＲ用マイクロ流体チップの部分斜視図であり、一部を破断して示す。It is a partial perspective view of the microfluidic chip for PCR when an intermediate air flow path is closed, and is partially cut away. 中間空気流路を開いた時のＰＣＲ用マイクロ流体チップの部分斜視図であり、一部を破断して示す。It is a partial perspective view of the microfluidic chip for PCR when an intermediate air flow path is opened, and is shown partially broken. 中間空気流路を閉じた時の空気の流れを示す実施形態に係るＰＣＲ用マイクロ流体チップの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the PCR microfluidic chip according to the embodiment, showing the air flow when the intermediate air flow path is closed. 中間空気流路を開いた時の空気の流れを示す実施形態に係るＰＣＲ用マイクロ流体チップの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a PCR microfluidic chip according to an embodiment showing air flow when an intermediate air channel is opened. 図１のVIII-VIII線矢視断面に相当する実施形態に係るＰＣＲ分析装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the PCR analyzer according to the embodiment, corresponding to the cross section taken along the line VIII-VIII in FIG. 1. FIG. 図１のII-II線矢視断面に相当する実施形態に係るＰＣＲ分析装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the PCR analyzer according to the embodiment, corresponding to the cross section taken along the line II-II in FIG. 1. FIG. 液体サンプルの右方向移動時の実施形態に係るＰＣＲ分析装置の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the PCR analyzer according to the embodiment when the liquid sample is moving in the right direction. 液体サンプルの左方向移動時の実施形態に係るＰＣＲ分析装置の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the PCR analyzer according to the embodiment when the liquid sample is moved in the left direction.

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。 Hereinafter, a plurality of embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The drawings are not necessarily to scale and some features may be exaggerated or omitted.

図１に示すように、実施形態に係るＰＣＲ用マイクロ流体チップ１は、線対称な形状を有しており、液体流路２、ポート３，４、第１のポンプ室１０、および第２のポンプ室１２を有する。 As shown in FIG. 1, the PCR microfluidic chip 1 according to the embodiment has a line-symmetrical shape, and includes a liquid flow path 2, ports 3 and 4, a first pump chamber 10, and a second pump chamber 10. It has a pump chamber 12.

ＰＣＲに使用される液体サンプルは液体流路２を流動する。液体流路２は、第１の屈曲流路部５、第１の分岐路５１、曲折された第１の蛇行流路部６、第２の屈曲流路部７、第２の分岐路７１、曲折された第２の蛇行流路部８、および直線流路部９を有する。第１の蛇行流路部６の一端は第１の屈曲流路部５に接続され、第１の蛇行流路部６の他端は直線流路部９に接続されている。第２の蛇行流路部８の一端は第２の屈曲流路部７に接続され、第２の蛇行流路部８の他端は直線流路部９に接続されている。したがって、直線流路部９は、第１の蛇行流路部６と第２の蛇行流路部８を接続する。液体流路２の幅は、０．５～１．０ｍｍであるのが好ましい。蛇行流路部６，８の各々の長さは、例えば８０ｍｍであり、直線流路部９の長さは、例えば１５ｍｍである。 A liquid sample used for PCR flows through the liquid channel 2. The liquid flow path 2 includes a first bent flow path portion 5, a first branched path 51, a bent first meandering flow path portion 6, a second bent flow path portion 7, a second branched path 71, It has a bent second meandering channel section 8 and a straight channel section 9. One end of the first meandering channel section 6 is connected to the first bent channel section 5, and the other end of the first meandering channel section 6 is connected to the straight channel section 9. One end of the second meandering channel section 8 is connected to the second bent channel section 7 , and the other end of the second meandering channel section 8 is connected to the straight channel section 9 . Therefore, the straight channel section 9 connects the first meandering channel section 6 and the second meandering channel section 8 . The width of the liquid channel 2 is preferably 0.5 to 1.0 mm. The length of each of the meandering channel sections 6 and 8 is, for example, 80 mm, and the length of the straight channel section 9 is, for example, 15 mm.

２つのポンプ室１０，１２は、液体流路２の両端にそれぞれ接続され、弾性的に伸縮可能であり、空気で満たされている。第１のポンプ室１０は第１の屈曲流路部５に連通し、第２のポンプ室１２は第２の屈曲流路部７に連通する。第１のポンプ室１０を画定する部材の材料と構造は、第２のポンプ室１２を画定する部材の材料と構造と同じであることが好ましい。ポンプ室１０，１２は、液体流路２内で液体サンプルを移動させるために使用される。 The two pump chambers 10 and 12 are connected to both ends of the liquid flow path 2, are elastically expandable and contractible, and are filled with air. The first pump chamber 10 communicates with the first curved channel section 5, and the second pump chamber 12 communicates with the second curved channel section 7. Preferably, the material and structure of the member defining the first pump chamber 10 are the same as the material and structure of the member defining the second pump chamber 12. Pump chambers 10, 12 are used to move a liquid sample within liquid channel 2.

ポート３は第１の分岐路５１に接続され、第１の分岐路５１は第１の蛇行流路部６と第１のポンプ室１０の間の第１の屈曲流路部５に接続されている。ポート４は第２の分岐路７１に接続され、第２の分岐路７１は第２の蛇行流路部８と第２のポンプ室１２の間の第２の屈曲流路部７に接続されている。ポート３，４の一方は、液体流路２に液体サンプルを導入する導入口として使用され、他方は、液体流路２に液体サンプルを導入する時、液体流路２から液体サンプルに押された空気が排出される空気排出口として使用される。以下の説明では、ポート３を導入口と想定し、ポート４を空気排出口と想定するが、ポート３が空気排出口として使用され、ポート４が導入口として使用されてもよい。 The port 3 is connected to a first branch passage 51, and the first branch passage 51 is connected to a first bent passage section 5 between the first meandering passage section 6 and the first pump chamber 10. There is. The port 4 is connected to a second branch passage 71, and the second branch passage 71 is connected to a second tortuous passage part 7 between the second meandering passage part 8 and the second pump chamber 12. There is. One of the ports 3 and 4 is used as an inlet for introducing the liquid sample into the liquid channel 2, and the other port is used as an inlet for introducing the liquid sample into the liquid channel 2. Used as an air outlet through which air is exhausted. In the following description, port 3 is assumed to be an inlet and port 4 is assumed to be an air outlet, but port 3 may be used as an air outlet and port 4 may be used as an inlet.

図１および図２に示すように、マイクロ流体チップ１は、さらに第１の空気流路１４、第２の空気流路１５、中間空気流路１６、およびカバー部材１７を有する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the microfluidic chip 1 further includes a first air channel 14, a second air channel 15, an intermediate air channel 16, and a cover member 17.

第１の空気流路１４は、第１のポンプ室１０に接続され、空気が流動する。第２の空気流路１５は、第２のポンプ室１２に接続され、空気が流動する。中間空気流路１６は、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５を接続する。 The first air flow path 14 is connected to the first pump chamber 10, and air flows therethrough. The second air flow path 15 is connected to the second pump chamber 12, and air flows therethrough. Intermediate air flow path 16 connects first air flow path 14 and second air flow path 15 .

カバー部材１７は、伸縮可能であって、中間空気流路１６を気密に覆う。カバー部材１７は、外力（押圧力）が与えられると中間空気流路１６を閉じ、外力が与えられない通常時に中間空気流路１６を開くように構成されている。 The cover member 17 is expandable and retractable, and covers the intermediate air flow path 16 in an airtight manner. The cover member 17 is configured to close the intermediate air passage 16 when external force (pressing force) is applied, and to open the intermediate air passage 16 during normal times when no external force is applied.

図３に示すように、マイクロ流体チップ１は、樹脂製の下基板２０、樹脂製の流路基板２１、樹脂製の上基板２２、樹脂またはゴム製の中空板２３，２５，２７、ゴム製の弾性膜２４，２６、およびゴム製のカバー部材１７を有する。基板２０，２１，２２、中空板２３，２５および弾性膜２４，２６は、液体流路２、ポンプ室１０，１２および空気流路１４，１５を気密に包囲する包囲部材を構成する。 As shown in FIG. 3, the microfluidic chip 1 includes a lower substrate 20 made of resin, a channel substrate 21 made of resin, an upper substrate 22 made of resin, hollow plates 23, 25, 27 made of resin or rubber, and elastic membranes 24 and 26, and a cover member 17 made of rubber. The substrates 20, 21, 22, the hollow plates 23, 25, and the elastic membranes 24, 26 constitute a surrounding member that airtightly surrounds the liquid flow path 2, the pump chambers 10, 12, and the air flow paths 14, 15.

基板２０，２１，２２は、例えばアクリル、ポリプロピレンといった透明樹脂から形成されている。基板２０，２１，２２は、例えばシリコーンゴムのような透明ゴムから形成してもよい。したがって、液体流路２、空気流路１４，１５は、マイクロ流体チップ１の上からも下からも見ることができ、液体流路２内の液体サンプルもマイクロ流体チップ１の上からも下からも観察可能である。 The substrates 20, 21, and 22 are made of transparent resin such as acrylic or polypropylene. The substrates 20, 21, 22 may be made of transparent rubber such as silicone rubber, for example. Therefore, the liquid channel 2 and the air channels 14 and 15 can be seen both from above and below the microfluidic chip 1, and the liquid sample in the liquid channel 2 can also be seen from both the top and bottom of the microfluidic chip 1. can also be observed.

弾性膜２４，２６およびカバー部材１７は、例えばシリコーンゴムから形成されている。カバー部材１７も弾性膜である。中空板２３，２５，２７は、樹脂またはゴムから形成されている。弾性膜２４，２６、カバー部材１７、中空板２３，２５，２７も透明材料から形成することが好ましい。この場合、液体サンプルが液体流路２以外の位置にある異常な状況でも、簡単に液体サンプルを見つけ出すことができる。 The elastic membranes 24, 26 and the cover member 17 are made of silicone rubber, for example. The cover member 17 is also an elastic membrane. The hollow plates 23, 25, 27 are made of resin or rubber. Preferably, the elastic membranes 24, 26, the cover member 17, and the hollow plates 23, 25, 27 are also formed from transparent materials. In this case, even in an abnormal situation where the liquid sample is located at a position other than the liquid flow path 2, the liquid sample can be easily found.

下基板２０は、溝または孔が形成されていない矩形の平板であり、例えばその厚さは０．２ｍｍである。 The lower substrate 20 is a rectangular flat plate without grooves or holes, and has a thickness of, for example, 0.2 mm.

流路基板２１は、貫通溝５ａ，５１ａ，６ａ，９ａ，８ａ，７１ａ，７ａ，１５ａ，１４ａが形成された矩形の基板である。これらの貫通溝は、例えばレーザー加工によって形成することができる。 The flow path substrate 21 is a rectangular substrate in which through grooves 5a, 51a, 6a, 9a, 8a, 71a, 7a, 15a, and 14a are formed. These through grooves can be formed, for example, by laser processing.

流路基板２１を下基板２０と上基板２２に接合すると、貫通溝５ａ，５１ａ，６ａ，９ａは、それぞれ第１の屈曲流路部５、第１の分岐路５１、第１の蛇行流路部６、および直線流路部９を形成する（図１参照）。流路基板２１を下基板２０と上基板２２に接合すると、貫通孔８ａ，７１ａ，７ａは、それぞれ第２の蛇行流路部８、第２の分岐路７１、および第２の屈曲流路部７を形成する。流路基板２１を下基板２０と上基板２２に接合すると、貫通溝１４ａ，１５ａは、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５を形成する。 When the flow path substrate 21 is bonded to the lower substrate 20 and the upper substrate 22, the through grooves 5a, 51a, 6a, and 9a form the first bent flow path portion 5, the first branch path 51, and the first meandering flow path, respectively. 6 and a straight flow path portion 9 (see FIG. 1). When the flow path substrate 21 is bonded to the lower substrate 20 and the upper substrate 22, the through holes 8a, 71a, 7a form the second meandering flow path portion 8, the second branch path 71, and the second bent flow path portion, respectively. form 7. When the flow path substrate 21 is bonded to the lower substrate 20 and the upper substrate 22, the through grooves 14a and 15a form a first air flow path 14 and a second air flow path 15.

貫通溝１４ａと貫通溝１５ａの間には、隔壁２１Ｄが設けられており、流路基板２１に形成された溝は、完全なループを形成せず、貫通溝１４ａと貫通溝１５ａの間の隔壁２１Ｄで終端する。 A partition wall 21D is provided between the through groove 14a and the through groove 15a, and the groove formed in the channel substrate 21 does not form a complete loop, and the partition wall between the through groove 14a and the through groove 15a. It terminates at 21D.

流路基板２１の厚さは例えば０．５ｍｍである。したがって、液体流路２の高さは例えば０．５ｍｍであり、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５の高さも例えば０．５ｍｍである。 The thickness of the channel substrate 21 is, for example, 0.5 mm. Therefore, the height of the liquid flow path 2 is, for example, 0.5 mm, and the heights of the first air flow path 14 and the second air flow path 15 are also, for example, 0.5 mm.

上基板２２は、貫通孔２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆが形成された矩形の基板であり、例えばその厚さは１．０ｍｍである。これらの貫通孔は、例えばレーザー加工によって形成することができる。 The upper substrate 22 is a rectangular substrate in which through holes 22a, 22b, 22c, 22d, 22e, and 22f are formed, and has a thickness of, for example, 1.0 mm. These through holes can be formed, for example, by laser processing.

貫通孔２２ａ，２２ｂは、それぞれ流路基板２１の貫通溝５１ａ，７１ａに接続されて、マイクロ流体チップ１におけるポート３，４を形成する（図１参照）。貫通孔２２ｃは、流路基板２１の貫通溝５ａ，１４ａの連結部分に接続されて、マイクロ流体チップ１における第１のポンプ室１０の下方に配置されて、第１のポンプ室１０に連通する。貫通孔２２ｄは、流路基板２１の貫通溝７ａ，１５ａの連結部分に接続されて、マイクロ流体チップ１における第２のポンプ室１２の下方に配置されて、第２のポンプ室１２に連通する。貫通孔２２ｅは、流路基板２１の貫通溝１４ａの端部に接続され、マイクロ流体チップ１における中間空気流路１６の下方に配置されて、中間空気流路１６に連通する。貫通孔２２ｆは、流路基板２１の貫通溝１５ａの端部に接続され、マイクロ流体チップ１における中間空気流路１６の下方に配置されて、中間空気流路１６に連通する。 The through holes 22a and 22b are connected to the through grooves 51a and 71a of the channel substrate 21, respectively, and form the ports 3 and 4 in the microfluidic chip 1 (see FIG. 1). The through hole 22c is connected to the connecting portion of the through grooves 5a and 14a of the channel substrate 21, is arranged below the first pump chamber 10 in the microfluidic chip 1, and communicates with the first pump chamber 10. . The through hole 22d is connected to the connecting portion of the through grooves 7a and 15a of the channel substrate 21, is arranged below the second pump chamber 12 in the microfluidic chip 1, and communicates with the second pump chamber 12. . The through hole 22e is connected to the end of the through groove 14a of the flow path substrate 21, is disposed below the intermediate air flow path 16 in the microfluidic chip 1, and communicates with the intermediate air flow path 16. The through hole 22f is connected to the end of the through groove 15a of the flow path substrate 21, is arranged below the intermediate air flow path 16 in the microfluidic chip 1, and communicates with the intermediate air flow path 16.

基板２０，２１，２２は、例えば１８０℃に加熱し、熱溶着により貼り合わせることができる。 The substrates 20, 21, and 22 can be heated to, for example, 180° C. and bonded together by thermal welding.

中空板２３，２５は、正方形の平板であり、例えばその厚さは１．０ｍｍである。中空板２３の中央には、円柱形の貫通孔２３ａが形成されており、貫通孔２３ａは第１のポンプ室１０を形成する。中空板２５の中央には、円柱形の貫通孔２５ａが形成されており、貫通孔２５ａは第２のポンプ室１２を形成する。貫通孔２３ａと貫通孔２５ａは、例えばレーザー加工によって形成することができる。 The hollow plates 23 and 25 are square flat plates, and have a thickness of, for example, 1.0 mm. A cylindrical through hole 23 a is formed in the center of the hollow plate 23 , and the through hole 23 a forms the first pump chamber 10 . A cylindrical through hole 25 a is formed in the center of the hollow plate 25 , and the through hole 25 a forms the second pump chamber 12 . The through hole 23a and the through hole 25a can be formed, for example, by laser processing.

弾性膜２４，２６は、溝または孔が形成されていない正方形の平板であり、中空板２３，２５の輪郭と同形同大の輪郭を有する。弾性膜２４，２６の厚さは例えば０．３ｍｍである。 The elastic membranes 24 and 26 are square flat plates without grooves or holes, and have contours that are the same in shape and size as the contours of the hollow plates 23 and 25. The thickness of the elastic membranes 24 and 26 is, for example, 0.3 mm.

中空板２３と弾性膜２４は、真空紫外線または酸素プラズマ照射を用いて接合することができる。中空板２５と弾性膜２６も、真空紫外線または酸素プラズマ照射を用いて接合することができる。但し、中空板２３と弾性膜２４の接合、および中空板２５と弾性膜２６の接合に両面接着テープが使用されてもよい。 The hollow plate 23 and the elastic membrane 24 can be bonded using vacuum ultraviolet rays or oxygen plasma irradiation. The hollow plate 25 and the elastic membrane 26 can also be bonded using vacuum ultraviolet rays or oxygen plasma irradiation. However, double-sided adhesive tape may be used for joining the hollow plate 23 and the elastic membrane 24 and for joining the hollow plate 25 and the elastic membrane 26.

中空板２３，２５は、図２に示すように、両面接着テープ２８によって、樹脂製の上基板２２に接合することができる。但し、液体流路２およびポンプ室１０，１２への有機物の望ましくない流入を防止または低減するため、真空紫外線または酸素プラズマ照射を用いて、中空板２３，２５を上基板２２に接合することが好ましい。 As shown in FIG. 2, the hollow plates 23 and 25 can be bonded to the resin upper substrate 22 with double-sided adhesive tape 28. However, in order to prevent or reduce undesirable inflow of organic matter into the liquid flow path 2 and the pump chambers 10, 12, the hollow plates 23, 25 may be bonded to the upper substrate 22 using vacuum ultraviolet rays or oxygen plasma irradiation. preferable.

中空板２７は、矩形の平板であり、例えばその厚さは０．５ｍｍである。中空板２３の中央には、楕円柱形の貫通孔２７ａが形成されており、貫通孔２７ａは中間空気流路１６を形成する。貫通孔２７ａは、例えばレーザー加工によって形成することができる。 The hollow plate 27 is a rectangular flat plate, and has a thickness of, for example, 0.5 mm. An elliptical cylindrical through hole 27 a is formed in the center of the hollow plate 23 , and the through hole 27 a forms the intermediate air flow path 16 . The through hole 27a can be formed, for example, by laser processing.

カバー部材１７、すなわち弾性膜は、溝または孔が形成されていない矩形の平板であり、中空板２７の輪郭と同形同大の輪郭を有する。カバー部材１７の厚さは例えば０．３ｍｍである。 The cover member 17, that is, the elastic membrane is a rectangular flat plate without grooves or holes, and has an outline that is the same shape and size as the outline of the hollow plate 27. The thickness of the cover member 17 is, for example, 0.3 mm.

中空板２７とカバー部材１７も、真空紫外線または酸素プラズマ照射を用いて接合することができる。但し、中空板２７とカバー部材１７の接合に両面接着テープが使用されてもよい。 The hollow plate 27 and the cover member 17 can also be bonded using vacuum ultraviolet rays or oxygen plasma irradiation. However, a double-sided adhesive tape may be used to join the hollow plate 27 and the cover member 17.

中空板２７は、図２に示すように、両面接着テープ２８によって、樹脂製の上基板２２に接合することができる。但し、空気流路１４または１５を通じた液体流路２およびポンプ室１０，１２への有機物の望ましくない流入を防止または低減するため、真空紫外線または酸素プラズマ照射を用いて、中空板２７を上基板２２に接合することが好ましい。 As shown in FIG. 2, the hollow plate 27 can be bonded to the upper substrate 22 made of resin using double-sided adhesive tape 28. However, in order to prevent or reduce the undesirable inflow of organic matter into the liquid flow path 2 and the pump chambers 10, 12 through the air flow paths 14 or 15, the hollow plate 27 is exposed to the upper substrate using vacuum ultraviolet light or oxygen plasma irradiation. 22 is preferable.

以上のように、基板２０，２１，２２、中空板２３，２５、弾性膜２４，２６、中空板２７およびカバー部材１７を接合することによって、液体流路２、ポート３，４、ポンプ室１０，１２、空気流路１４，１５、および中間空気流路１６を有するマイクロ流体チップ１が完成する。 As described above, by joining the substrates 20, 21, 22, the hollow plates 23, 25, the elastic membranes 24, 26, the hollow plate 27, and the cover member 17, the liquid flow path 2, the ports 3, 4, the pump chamber 10 , 12, air channels 14, 15, and an intermediate air channel 16. A microfluidic chip 1 is completed.

円柱形の第１のポンプ室１０は、弾性膜２４で覆われた中空板２３の貫通孔２３ａによって形成され、上基板２２の貫通孔２２ａを通じて第１の屈曲流路部５と第１の空気流路１４に連通する。弾性膜２４が高弾性のゴムで形成されているため、第１のポンプ室１０は、弾性的に伸縮可能であり、ダイアフラムポンプまたは伸縮可能なアキュムレータとして使用することができる。 The cylindrical first pump chamber 10 is formed by a through hole 23a of a hollow plate 23 covered with an elastic membrane 24, and is connected to the first bent flow path portion 5 and the first air through a through hole 22a of the upper substrate 22. It communicates with the flow path 14 . Since the elastic membrane 24 is made of highly elastic rubber, the first pump chamber 10 is elastically expandable and can be used as a diaphragm pump or an expandable accumulator.

円柱形の第２のポンプ室１２は、弾性膜２６で覆われた中空板２５の貫通孔２５ａによって形成され、上基板２２の貫通孔２２ｂを通じて第２の屈曲流路部７と第２の空気流路１５に連通する。弾性膜２６が高弾性のゴムで形成されているため、第２のポンプ室１２も、弾性的に伸縮可能であり、ダイアフラムポンプまたは伸縮可能なアキュムレータとして使用することができる。 The cylindrical second pump chamber 12 is formed by a through hole 25a of a hollow plate 25 covered with an elastic membrane 26, and is connected to the second bent flow path section 7 and the second air through a through hole 22b of the upper substrate 22. It communicates with the flow path 15. Since the elastic membrane 26 is made of highly elastic rubber, the second pump chamber 12 is also elastically stretchable and can be used as a diaphragm pump or a stretchable accumulator.

楕円柱形の中間空気流路１６は、カバー部材１７で覆われた中空板２７の貫通孔２７ａによって形成され、上基板２２の貫通孔２２ｅを通じて第１の空気流路１４に連通し、上基板２２の貫通孔２２ｆを通じて第２の空気流路１５に連通する。カバー部材１７は高弾性のゴムで形成されているため、カバー部材１７に外力が与えられると、図４に示すように、カバー部材１７は弾性変形して中間空気流路１６を閉じ、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５の間の空気の流動を遮断する。カバー部材１７に外力が与えられないと、図５に示すように、カバー部材１７は弾性的に復元して中間空気流路１６を開き、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５の間の空気の流動を可能にする。 The elliptical cylindrical intermediate air flow path 16 is formed by a through hole 27a in a hollow plate 27 covered with a cover member 17, and communicates with the first air flow path 14 through a through hole 22e in the upper substrate 22. It communicates with the second air flow path 15 through 22 through holes 22f. Since the cover member 17 is made of highly elastic rubber, when an external force is applied to the cover member 17, as shown in FIG. The flow of air between the second air flow path 14 and the second air flow path 15 is blocked. When no external force is applied to the cover member 17, as shown in FIG. Allowing air flow between 15 and 15 minutes.

マイクロ流体チップ１において、ポート３，４を閉塞すると、液体流路２、２つのポンプ室１０，１２、２つの空気流路１４，１５および中間空気流路１６を有する完全に閉鎖された流路系が形成される。この後、図４に示すように、中間空気流路１６を閉じて、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５の間の空気の流動を遮断した時、液体流路２の両端に接続された伸縮可能な２つのポンプ室１０，１２の一方を圧縮すれば、液体サンプルは圧縮されたポンプ室から他方のポンプ室に向けて液体流路２を流れ、下流のポンプ室が弾性的に膨張する。 In the microfluidic chip 1, when the ports 3 and 4 are closed, a completely closed channel is created, which has a liquid channel 2, two pump chambers 10, 12, two air channels 14, 15, and an intermediate air channel 16. A system is formed. After this, as shown in FIG. 4, when the intermediate air flow path 16 is closed to block the flow of air between the first air flow path 14 and the second air flow path 15, the liquid flow path 2 If one of the two extendable pump chambers 10, 12 connected at both ends is compressed, the liquid sample flows through the liquid flow path 2 from the compressed pump chamber to the other pump chamber, and the downstream pump chamber Expands elastically.

図６は、中間空気流路１６を閉じて、第１のポンプ室１０を圧縮した場合の空気の流れを矢印で示す。この場合、中間空気流路１６が閉じて第１の空気流路１４から第２の空気流路１５への空気の流動が遮断されているので、第１のポンプ室１０から押し出された空気は、第１の屈曲流路部５を流動し、第１の屈曲流路部５、第１の蛇行流路部６、直線流路部９、第２の蛇行流路部８、および第２の屈曲流路部７のいずれかの位置にある液体サンプル４０を第２のポンプ室１２へ向けて移動させる。このように移動する液体サンプル４０は、第２のポンプ室１２側の空気を押して第２のポンプ室１２に向けて移動させる。 FIG. 6 shows the air flow when the intermediate air passage 16 is closed and the first pump chamber 10 is compressed using arrows. In this case, since the intermediate air flow path 16 is closed and the flow of air from the first air flow path 14 to the second air flow path 15 is blocked, the air pushed out from the first pump chamber 10 is , flows through the first bent flow path section 5, the first bent flow path section 5, the first meandering flow path section 6, the straight flow path section 9, the second meandering flow path section 8, and the second meandering flow path section 5. The liquid sample 40 located anywhere in the curved channel section 7 is moved toward the second pump chamber 12 . The liquid sample 40 moving in this manner pushes the air on the second pump chamber 12 side and moves toward the second pump chamber 12 .

図示しないが、中間空気流路１６を閉じて、第２のポンプ室１２を圧縮した場合には、第２のポンプ室１２から押し出された空気は、第２の屈曲流路部７を流動し、液体流路２のいずれかの位置にある液体サンプル４０を第１のポンプ室１０へ向けて移動させる。このように移動する液体サンプル４０は、第１のポンプ室１０側の空気を押して第１のポンプ室１０に向けて移動させる。 Although not shown, when the intermediate air passage 16 is closed and the second pump chamber 12 is compressed, the air pushed out from the second pump chamber 12 flows through the second bent passage section 7. , the liquid sample 40 located anywhere in the liquid flow path 2 is moved toward the first pump chamber 10. The liquid sample 40 moving in this way pushes the air on the first pump chamber 10 side and moves toward the first pump chamber 10 .

中間空気流路１６を閉じた時、両方のポンプ室を交互に圧縮することによって、液体サンプル４０は液体流路２を往復移動する。液体流路２と２つのポンプ室１０，１２は、完全に閉鎖されているので、液体サンプル４０を流路内で流動させる際に、液体サンプルへのコンタミネーションを最小限化することができる。 When the intermediate air channel 16 is closed, the liquid sample 40 is moved back and forth through the liquid channel 2 by alternately compressing both pump chambers. Since the liquid flow path 2 and the two pump chambers 10 and 12 are completely closed, contamination to the liquid sample can be minimized when the liquid sample 40 is caused to flow within the flow paths.

一方、中間空気流路１６を開けば、第１の空気流路１４と第２の空気流路１５の間の空気の流動が可能になり、第１のポンプ室１０、液体流路２、第２のポンプ室１２、第２の空気流路１５、中間空気流路１６、第１の空気流路１４を有する閉鎖回路ができあがる。この場合、一方のポンプ室を圧縮しても、液体流路２における液体サンプルの両側で気圧が平衡し、液体サンプルは停止する。 On the other hand, if the intermediate air flow path 16 is opened, air can flow between the first air flow path 14 and the second air flow path 15. A closed circuit having two pump chambers 12, a second air channel 15, an intermediate air channel 16 and a first air channel 14 is created. In this case, even if one pump chamber is compressed, the air pressure is balanced on both sides of the liquid sample in the liquid flow path 2, and the liquid sample stops.

図７は、中間空気流路１６を開いて、第１のポンプ室１０を圧縮した場合の空気の流れを矢印で示す。この場合、中間空気流路１６が開いて第１の空気流路１４から第２の空気流路１５への空気の流動が可能であるので、第１のポンプ室１０から押し出された空気は、第１の屈曲流路部５に流入すると同時に、第２の空気流路１５から第２の屈曲流路部７へ流入する。したがって、液体流路２における液体サンプル４０の両側で気圧が平衡し、液体サンプル４０は停止する。図示しないが、第２のポンプ室１２を圧縮した場合にも、液体流路２における液体サンプル４０の両側で気圧が平衡し、液体サンプル４０は停止する。 FIG. 7 shows the air flow when the intermediate air passage 16 is opened and the first pump chamber 10 is compressed using arrows. In this case, since the intermediate air flow path 16 is opened and air can flow from the first air flow path 14 to the second air flow path 15, the air pushed out from the first pump chamber 10 is At the same time as the air flows into the first bent flow path section 5 , it flows from the second air flow path 15 into the second bent flow path section 7 . Therefore, the air pressure is balanced on both sides of the liquid sample 40 in the liquid flow path 2, and the liquid sample 40 stops. Although not shown, even when the second pump chamber 12 is compressed, the air pressure is balanced on both sides of the liquid sample 40 in the liquid flow path 2, and the liquid sample 40 stops.

したがって、ポンプ室１０または１２の作用または予期しない理由で液体サンプル４０が移動している時、中間空気流路１６を開くことによって、液体サンプル４０を停止させることができる。液体サンプル４０の停止位置が所望の位置でない場合には、中間空気流路１６を閉じて、所要のポンプ室１０または１２を圧縮することによって、液体サンプル４０を移動させることができ、再び中間空気流路１６を開くことによって、液体サンプル４０を停止させることができる。このようにして、液体サンプル４０を所望の位置に容易に停止させることができる。上記の通り、基板２０，２１，２２は、透明樹脂から形成されているので、液体流路２内の液体サンプル４０を観察することができる。ＰＣＲでは、液体サンプルを高温で加熱するため、液体サンプルの粘性の変化、微小な気泡の発生、予期しない内部気圧の変動などのため、液体サンプルの停止位置の予測が困難であるが、上記のように中間空気流路１６を開閉しながら、ポンプ室１０および／または１２を圧縮することによって、液体サンプルを所望の観察位置に停止させることが容易である。 Thus, when the liquid sample 40 is moving due to the action of the pump chambers 10 or 12 or for unforeseen reasons, the liquid sample 40 can be stopped by opening the intermediate air channel 16. If the stopping position of the liquid sample 40 is not the desired position, the liquid sample 40 can be moved by closing the intermediate air channel 16 and compressing the required pump chamber 10 or 12, and the intermediate air flow path 16 can be moved again. By opening channel 16, liquid sample 40 can be stopped. In this way, the liquid sample 40 can be easily stopped at a desired position. As described above, since the substrates 20, 21, and 22 are made of transparent resin, the liquid sample 40 in the liquid flow path 2 can be observed. In PCR, the liquid sample is heated at high temperatures, so it is difficult to predict the stopping position of the liquid sample due to changes in the viscosity of the liquid sample, generation of microbubbles, unexpected fluctuations in internal pressure, etc. By compressing the pump chambers 10 and/or 12 while opening and closing the intermediate air flow path 16, it is easy to stop the liquid sample at a desired observation position.

図８は、実施形態に係るＰＣＲ分析装置３０の断面図である。図８、図１０、図１１においては、ＰＣＲ用マイクロ流体チップ１の図１のVIII-VIII線矢視断面を示す。図９は、マイクロ流体チップ１の図１のII-II線矢視断面に相当する断面図である。 FIG. 8 is a cross-sectional view of the PCR analyzer 30 according to the embodiment. 8, FIG. 10, and FIG. 11 show cross sections of the PCR microfluidic chip 1 taken along the line VIII-VIII in FIG. FIG. 9 is a cross-sectional view of the microfluidic chip 1 corresponding to the cross section taken along the line II-II in FIG.

図８に示すように、ＰＣＲ分析装置３０は、ＰＣＲ用マイクロ流体チップ１、第１のアクチュエータ３１、第２のアクチュエータ３２、加熱装置３３、および観察分析装置３４を有する。また、図９に示すように、ＰＣＲ分析装置３０は、第３のアクチュエータ３５を有する。 As shown in FIG. 8, the PCR analysis device 30 includes a PCR microfluidic chip 1, a first actuator 31, a second actuator 32, a heating device 33, and an observation analysis device 34. Further, as shown in FIG. 9, the PCR analyzer 30 includes a third actuator 35.

アクチュエータ３１，３２，３５は、例えば、手動レバー式アクチュエータ、電動リニアアクチュエータ、油圧リニアアクチュエータ、またはモータの回転を直進運動に変換する機構を有するアクチュエータであり、それぞれ押圧部３１ａ，３２ａ，３５ａを有する。各アクチュエータは、自動制御されてもよいが、好ましくは手動制御される。自動制御される場合でも、各アクチュエータを自動制御中に強制的に手動制御できることが好ましい。 The actuators 31, 32, and 35 are, for example, a manual lever actuator, an electric linear actuator, a hydraulic linear actuator, or an actuator having a mechanism for converting rotation of a motor into linear movement, and each has a pressing portion 31a, 32a, 35a. . Each actuator may be automatically controlled, but is preferably manually controlled. Even in the case of automatic control, it is preferable that each actuator can be forcibly controlled manually during automatic control.

第１のアクチュエータ３１は第１のポンプ室１０の上方に配置され、図８に示すように、アクチュエータ３１の非駆動時には、押圧部３１ａは第１のポンプ室１０を画定する弾性膜２４とは間隔をおいて配置されている。アクチュエータ３１を駆動すると、図１０に示すように、押圧部３１ａは下降して弾性膜２４を押し下げ、第１のポンプ室１０を圧縮することができる。 The first actuator 31 is arranged above the first pump chamber 10, and as shown in FIG. They are placed at intervals. When the actuator 31 is driven, as shown in FIG. 10, the pressing part 31a descends and presses down the elastic membrane 24, so that the first pump chamber 10 can be compressed.

第２のアクチュエータ３２は第２のポンプ室１２の上方に配置され、図８に示すように、アクチュエータ３２の非駆動時には、押圧部３２ａは第２のポンプ室１２を画定する弾性膜２６とは間隔をおいて配置されている。アクチュエータ３２を駆動すると、図１１に示すように、押圧部３２ａは下降して弾性膜２６を押し下げ、第２のポンプ室１２を圧縮することができる。 The second actuator 32 is arranged above the second pump chamber 12, and as shown in FIG. They are placed at intervals. When the actuator 32 is driven, as shown in FIG. 11, the pressing part 32a descends and presses down the elastic membrane 26, so that the second pump chamber 12 can be compressed.

第３のアクチュエータ３５は中間空気流路１６の上方に配置され、図９に示すように、アクチュエータ３５の非駆動時には、押圧部３２ａは中間空気流路１６を画定するカバー部材１７とは間隔をおいて配置されており、中間空気流路１６は開放されている。アクチュエータ３５を駆動すると、押圧部３５ａは下降してカバー部材１７を押し下げ、中間空気流路１６を閉じることができる。 The third actuator 35 is arranged above the intermediate air flow path 16, and as shown in FIG. The intermediate air passage 16 is open. When the actuator 35 is driven, the pressing portion 35a descends to press down the cover member 17, thereby closing the intermediate air flow path 16.

加熱装置３３は、第１の蛇行流路部６を加熱する第１の加熱部３７と、第２の蛇行流路部８を加熱する第２の加熱部３８を有する。第１の加熱部３７は、加熱素子としてのペルチェ素子３７ａと、伝熱素子としての金属板３７ｂを有する。第２の加熱部３８は、加熱素子としてのペルチェ素子３８ａと、伝熱素子としての金属板３８ｂを有する。 The heating device 33 includes a first heating section 37 that heats the first meandering channel section 6 and a second heating section 38 that heats the second meandering channel section 8 . The first heating section 37 includes a Peltier element 37a as a heating element and a metal plate 37b as a heat transfer element. The second heating section 38 includes a Peltier element 38a as a heating element and a metal plate 38b as a heat transfer element.

金属板３７ｂは、マイクロ流体チップ１の下基板２０における第１の蛇行流路部６の直下の位置に接合されており、金属板３７ｂにはペルチェ素子３７ａが接合されている。金属板３８ｂは、マイクロ流体チップ１の下基板２０における第２の蛇行流路部８の直下の位置に接合されており、金属板３８ｂにはペルチェ素子３８ａが接合されている。 The metal plate 37b is bonded to the lower substrate 20 of the microfluidic chip 1 at a position directly below the first meandering channel section 6, and the Peltier element 37a is bonded to the metal plate 37b. The metal plate 38b is bonded to the lower substrate 20 of the microfluidic chip 1 at a position directly below the second meandering channel section 8, and the Peltier element 38a is bonded to the metal plate 38b.

ペルチェ素子３７ａ，３７ｂは、それぞれ加熱回路３７ｃ，３８ｃによって駆動される。この実施形態では、局所的な加熱を行うため、ペルチェ素子３７ａ，３７ｂが使用されるが、他の加熱要素が使用されてもよい。 The Peltier elements 37a and 37b are driven by heating circuits 37c and 38c, respectively. In this embodiment, Peltier elements 37a, 37b are used to provide localized heating, but other heating elements may be used.

観察分析装置３４は、マイクロ流体チップ１の透明な下基板２０を通じて液体流路２の直線流路部９内の液体サンプルを観察する。観察分析装置３４の光学ヘッド３４ａは、下基板２０における直線流路部９の真下に配置されている。観察分析装置３４は、励起光（紫外線）の照射に応答して、液体サンプル中の増幅産物が発する蛍光を計測する蛍光プローブであってよい。あるいは、観察分析装置３４は、液体サンプル中の増幅副産物であるピロリン酸マグネシウムによる白濁を検知する光学プローブであってよい。 The observation and analysis device 34 observes the liquid sample in the straight channel section 9 of the liquid channel 2 through the transparent lower substrate 20 of the microfluidic chip 1 . The optical head 34a of the observation and analysis device 34 is arranged directly below the straight channel section 9 in the lower substrate 20. The observation and analysis device 34 may be a fluorescent probe that measures fluorescence emitted by an amplification product in a liquid sample in response to irradiation with excitation light (ultraviolet light). Alternatively, the observation analysis device 34 may be an optical probe that detects clouding due to magnesium pyrophosphate, which is an amplification byproduct, in a liquid sample.

次に、ＰＣＲ分析装置３０の使用方法を説明する。まず、アクチュエータ３１，３２，３５の押圧部３１ａ，３２ａ，３５ａがマイクロ流体チップ１の上方に離れた状態（押圧部３１ａ，３２ａ，３５ａが初期位置にある状態）、すなわちポンプ室１０，１２と中間空気流路１６が圧縮されていない状態で、導入装置（図示せず）によって液体サンプル４０をポート３を通じて液体流路２に導入すなわち注入する。導入装置は、マイクロピペットまたはシリンジであってよい。液体流路２およびポンプ室１０，１２を液体サンプル４０で満たす必要はなく、液体サンプル４０の量は、わずかであってよく、例えば、１５～２０μｌでよい。液体流路２の幅と高さは小さく、液体サンプル４０は界面張力によって棒状に凝集し、液体流路２の断面を閉塞する。液体流路２が、幅０．５ｍｍ、高さ０．５ｍｍの矩形断面であり、液体サンプル４０の量を１５μｌであると仮定すると、液体流路２内の液体サンプル４０の長さは６０ｍｍである。したがって、液体サンプル４０は液体流路２とポンプ室１０，１２内の空間を左側空間と右側空間に分断する。左側空間は第１のポンプ室１０の内部空間を含み、右側空間は第２のポンプ室１２の内部空間を含む。図示しないが、ポート４を通じて空気をわずかに排出して、液体流路２内での液体サンプル４０の位置を調整してもよい。 Next, how to use the PCR analyzer 30 will be explained. First, the pressing parts 31a, 32a, 35a of the actuators 31, 32, 35 are separated above the microfluidic chip 1 (the pressing parts 31a, 32a, 35a are in the initial position), that is, the pump chambers 10, 12 With intermediate air channel 16 uncompressed, liquid sample 40 is introduced or injected into liquid channel 2 through port 3 by an introduction device (not shown). The introduction device may be a micropipette or a syringe. It is not necessary to fill the liquid channel 2 and the pump chambers 10, 12 with the liquid sample 40, the amount of the liquid sample 40 may be small, for example 15-20 μl. The width and height of the liquid channel 2 are small, and the liquid sample 40 aggregates into a rod shape due to interfacial tension and blocks the cross section of the liquid channel 2. Assuming that the liquid channel 2 has a rectangular cross section with a width of 0.5 mm and a height of 0.5 mm, and the amount of the liquid sample 40 is 15 μl, the length of the liquid sample 40 in the liquid channel 2 is 60 mm. be. Therefore, the liquid sample 40 divides the space within the liquid flow path 2 and the pump chambers 10 and 12 into a left-hand space and a right-hand space. The left side space includes the interior space of the first pump chamber 10, and the right side space includes the interior space of the second pump chamber 12. Although not shown, air may be slightly evacuated through port 4 to adjust the position of liquid sample 40 within liquid channel 2.

この後、液体サンプル４０からの気泡の抜けを待ち、ポート３，４を接着テープで閉塞して封止する。接着テープはセロハンテープでもよいしポリイミドテープでもよい。接着テープの代わりに、樹脂またはゴム製の栓をポート３，４に挿入して、ポート３，４を閉塞して封止してもよい。こうして、液体流路２、２つのポンプ室１０，１２、２つの空気流路１４，１５および中間空気流路１６を有する完全に閉鎖された流路系が形成される。 Thereafter, wait for air bubbles to escape from the liquid sample 40, and then close and seal the ports 3 and 4 with adhesive tape. The adhesive tape may be cellophane tape or polyimide tape. Instead of adhesive tape, resin or rubber plugs may be inserted into the ports 3, 4 to close and seal the ports 3, 4. A completely closed system of channels is thus formed with a liquid channel 2, two pump chambers 10, 12, two air channels 14, 15 and an intermediate air channel 16.

次に、第３のアクチュエータ３５の押圧部３５ａを下降させ、カバー部材１７を押し下げて中間空気流路１６を閉じる。これにより、ポンプ室１０，１２の圧縮に応じて、液体サンプル４０が移動可能になる。 Next, the pressing portion 35a of the third actuator 35 is lowered to push down the cover member 17 and close the intermediate air flow path 16. This allows the liquid sample 40 to move in response to compression of the pump chambers 10,12.

次に、第１のアクチュエータ３１を駆動する。すると、図１０に示すように、アクチュエータ３１の押圧部３１ａが下降して弾性膜２４を押し下げ、第１のポンプ室１０を圧縮する。したがって、矢印に示すように、液体サンプル４０は液体流路２内を右方に向けて移動する。但し、押圧部３１ａは、図示より大きい下端を有して、弾性膜２４とともに中空板２３を押し下げるようにしてもよい。液体サンプル４０は、第１の蛇行流路部６と直線流路部９を通過し、さらに第２の蛇行流路部８まで移動する。液体サンプル４０に押されて、右側空間の圧力が高まり、第２のポンプ室１２は弾性的に膨張する。 Next, the first actuator 31 is driven. Then, as shown in FIG. 10, the pressing portion 31a of the actuator 31 descends to press down the elastic membrane 24 and compress the first pump chamber 10. Therefore, as shown by the arrow, the liquid sample 40 moves to the right within the liquid flow path 2. However, the pressing portion 31a may have a lower end that is larger than shown in the drawing, and may press down the hollow plate 23 together with the elastic membrane 24. The liquid sample 40 passes through the first meandering channel section 6 and the straight channel section 9, and further moves to the second meandering channel section 8. Pushed by the liquid sample 40, the pressure in the right space increases and the second pump chamber 12 expands elastically.

次に、図１１に示すように、アクチュエータ３１の押圧部３１ａを初期位置に上昇させるとともに、アクチュエータ３２を駆動する。すると、アクチュエータ３２の押圧部３２ａが下降して弾性膜２６を押し下げ、第２のポンプ室１２を圧縮する。したがって、矢印に示すように、液体サンプル４０は液体流路２内を左方に向けて移動する。但し、押圧部３２ａは、図示より大きい下端を有して、弾性膜２６とともに中空板２５を押し下げるようにしてもよい。液体サンプル４０は、第２の蛇行流路部８と直線流路部９を通過し、さらに第１の蛇行流路部６まで移動する。液体サンプル４０に押されて、左側空間の圧力が高まり、第１のポンプ室１０は弾性的に膨張する。 Next, as shown in FIG. 11, the pressing portion 31a of the actuator 31 is raised to the initial position, and the actuator 32 is driven. Then, the pressing portion 32a of the actuator 32 descends to push down the elastic membrane 26 and compress the second pump chamber 12. Therefore, as shown by the arrow, the liquid sample 40 moves to the left within the liquid flow path 2. However, the pressing portion 32a may have a lower end that is larger than shown in the drawing and may be configured to press down the hollow plate 25 together with the elastic membrane 26. The liquid sample 40 passes through the second meandering channel section 8 and the straight channel section 9, and further moves to the first meandering channel section 6. Pushed by the liquid sample 40, the pressure in the left space increases and the first pump chamber 10 expands elastically.

再度、アクチュエータ３２の押圧部３２ａを初期位置に上昇させてアクチュエータ３１の押圧部３１ａを下降させると、液体サンプル４０は液体流路２内を右方に向けて移動する。再度、アクチュエータ３１の押圧部３１ａを初期位置に上昇させてアクチュエータ３２の押圧部３２ａを下降させると、液体サンプル４０は液体流路２内を左方に向けて移動する。 When the pressing part 32a of the actuator 32 is raised to the initial position and the pressing part 31a of the actuator 31 is lowered again, the liquid sample 40 moves to the right in the liquid flow path 2. When the pressing part 31a of the actuator 31 is raised to the initial position again and the pressing part 32a of the actuator 32 is lowered, the liquid sample 40 moves leftward in the liquid flow path 2.

このようにして、左右のアクチュエータ３１，３２を交互に駆動して、左右のダイアフラムポンプ、すなわちポンプ室１０，１２を交互に圧縮する。第１のポンプ室１０が収縮して左側空間の圧力が上昇する時、右側空間の圧力も上昇するが、第２のポンプ室１２が膨張するので、右側空間の圧力は急激には上昇しない。逆に第２のポンプ室１２が収縮して右側空間の圧力が上昇する時、左側空間の圧力も上昇するが、第１のポンプ室１０が膨張するので、左側空間の圧力は急激には上昇しない。このように、液体流路２内の圧力が急変しないため、液体サンプル４０内の気泡の発生が低減され、棒状の液体サンプル４０が大きな気泡の発生のために分断することも抑制される。 In this way, the left and right actuators 31 and 32 are driven alternately to alternately compress the left and right diaphragm pumps, that is, the pump chambers 10 and 12. When the first pump chamber 10 contracts and the pressure in the left space rises, the pressure in the right space also rises, but since the second pump chamber 12 expands, the pressure in the right space does not rise rapidly. Conversely, when the second pump chamber 12 contracts and the pressure in the right side space increases, the pressure in the left side space also increases, but since the first pump chamber 10 expands, the pressure in the left side space does not rise rapidly. do not. In this way, since the pressure within the liquid flow path 2 does not change suddenly, the generation of air bubbles within the liquid sample 40 is reduced, and the rod-shaped liquid sample 40 is also prevented from breaking due to the generation of large air bubbles.

加熱装置３３は、液体流路２内の液体サンプル４０の往復移動の間にサーマルサイクルを行うことが可能である。ある例では、液体サンプル４０が液体流路２内で往復移動する間、左側の第１の加熱部３７を液体サンプル４０内のＤＮＡ（デオキシリボ核酸）の変性のためかなり高い温度（例えば９５℃）に固定し、右側の第２の加熱部３８をプライマーのアニーリングのため高い温度（例えば６０℃）に固定してもよい。アクチュエータ３１が駆動されて液体サンプル４０が液体流路２内を右方に向けて移動する間、液体サンプル４０は、第１の蛇行流路部６を通過する間に変性温度になり、第２の蛇行流路部８を通過する間にプライマーのアニーリング温度になる。アニーリング温度でもＤＮＡの伸長は進行しうる。この場合には、アニーリング温度を「伸長・アニーリング温度」と呼ぶことができる。直線流路部９は加熱されていないが、直線流路部９は短いので、そこを通過する間の液体サンプル４０の温度降下は少ない。 The heating device 33 is capable of performing a thermal cycle during the reciprocating movement of the liquid sample 40 within the liquid flow path 2 . In one example, while the liquid sample 40 is reciprocating within the liquid flow path 2, the first heating section 37 on the left side is heated to a considerably high temperature (for example, 95° C.) in order to denature the DNA (deoxyribonucleic acid) in the liquid sample 40. The second heating section 38 on the right side may be fixed at a high temperature (for example, 60° C.) for annealing the primer. While the actuator 31 is driven and the liquid sample 40 moves to the right in the liquid flow path 2, the liquid sample 40 reaches a denaturing temperature while passing through the first meandering flow path section 6, and reaches a denaturation temperature in the second meandering flow path section 6. The temperature reaches the annealing temperature of the primer while passing through the meandering channel section 8 of the primer. DNA elongation can proceed even at the annealing temperature. In this case, the annealing temperature can be called "extension/annealing temperature." Although the straight channel section 9 is not heated, since the straight channel section 9 is short, the temperature drop of the liquid sample 40 while passing therethrough is small.

他方、アクチュエータ３２が駆動されて液体サンプル４０が液体流路２内を左方に向けて移動する間、液体サンプル４０は第２の蛇行流路部８を通過する間に伸長・アニーリング温度のままであり、第１の蛇行流路部６を通過する間に変性温度になる。次にアクチュエータ３１が駆動されて液体サンプル４０が液体流路２内を右方に向けて移動する間、液体サンプル４０は、第１の蛇行流路部６を通過する間に変性温度のままであり、第２の蛇行流路部８を通過する間に伸長・アニーリング温度になる。この例では、液体サンプル４０の液体流路２内での１往復が１サイクルに相当する。 On the other hand, while the actuator 32 is driven and the liquid sample 40 moves to the left in the liquid channel 2, the liquid sample 40 remains at the elongation/annealing temperature while passing through the second meandering channel section 8. The temperature reaches the denaturation temperature while passing through the first meandering channel section 6. Next, while the actuator 31 is driven and the liquid sample 40 moves to the right in the liquid channel 2, the liquid sample 40 remains at the denaturation temperature while passing through the first meandering channel section 6. The temperature reaches the elongation/annealing temperature while passing through the second meandering channel section 8. In this example, one round trip of the liquid sample 40 within the liquid channel 2 corresponds to one cycle.

逆に、液体サンプル４０が液体流路２内で往復移動する間、左側の第１の加熱部３７を液体サンプル４０内のＤＮＡの伸長とプライマーのアニーリングのため高い温度（例えば６０℃）に固定し、右側の第２の加熱部３８をＤＮＡの変性のためかなり高い温度（例えば９５℃）に固定してもよい。 Conversely, while the liquid sample 40 is reciprocating within the liquid flow path 2, the first heating section 37 on the left side is fixed at a high temperature (for example, 60° C.) for elongation of the DNA in the liquid sample 40 and annealing of the primers. However, the second heating section 38 on the right side may be fixed at a considerably high temperature (for example, 95° C.) for DNA denaturation.

アクチュエータ３１，３２の両方の駆動を停止した後、左側空間と右側空間の圧力（２つのポンプ室１０，１２の圧力）が平衡すると、液体サンプル４０は移動を停止する。あるいは、第３のアクチュエータ３５の押圧部３５ａを上昇させカバー部材１７を初期位置に上昇させ、中間空気流路１６を開放することにより、強制的に液体サンプル４０の移動を停止させてもよい。透明な上基板２２を通じて、液体サンプル４０の位置は上方から視認可能である。 After stopping the driving of both actuators 31 and 32, when the pressures in the left and right spaces (the pressures in the two pump chambers 10 and 12) are balanced, the liquid sample 40 stops moving. Alternatively, the movement of the liquid sample 40 may be forcibly stopped by raising the pressing part 35a of the third actuator 35 to raise the cover member 17 to the initial position and opening the intermediate air flow path 16. The position of the liquid sample 40 is visible from above through the transparent upper substrate 22.

液体サンプル４０の停止位置が所望の位置でない場合には、第３のアクチュエータ３５の押圧部３５ａを下降させカバー部材１７を押し下げて中間空気流路１６を閉じた状態で、所要のポンプ室１０または１２を圧縮することによって、液体サンプル４０を移動させることができる。そして、第３のアクチュエータ３５の押圧部３５ａを初期位置に上昇させカバー部材１７を弾性的に復元させて、中間空気流路１６を開くことによって、液体サンプル４０を停止させることができる。 If the stopping position of the liquid sample 40 is not the desired position, the pressing part 35a of the third actuator 35 is lowered, the cover member 17 is pushed down, and the intermediate air flow path 16 is closed, and the desired pump chamber 10 or By compressing 12, liquid sample 40 can be moved. Then, the liquid sample 40 can be stopped by raising the pressing part 35a of the third actuator 35 to the initial position, elastically restoring the cover member 17, and opening the intermediate air flow path 16.

移動を停止した液体サンプル４０は、透明な下基板２０を通じて観察分析装置３４によって観察される。 The liquid sample 40 that has stopped moving is observed by the observation and analysis device 34 through the transparent lower substrate 20.

出願人は、アクチュエータ３１，３２の交互駆動を繰り返し、液体流路２内で液体サンプル４０を５０回往復させた。液体サンプル４０内の気泡の発生は観察されず、棒状の液体サンプル４０の分断も観察されなかった。 The applicant repeatedly drove the actuators 31 and 32 alternately to cause the liquid sample 40 to reciprocate within the liquid flow path 2 50 times. Generation of bubbles within the liquid sample 40 was not observed, nor was any division of the rod-shaped liquid sample 40 observed.

この実施形態では、液体流路２、２つのポンプ室１０，１２、２つの空気流路１４，１５および中間空気流路１６は、基板２０，２１，２２、中空板２３，２５，２７、弾性膜２４，２６、およびカバー部材１７で完全に閉鎖されるので、液体サンプルを液体流路２内で流動させる際に、液体サンプルへのコンタミネーションを最小限化することができる。マイクロ流体チップ１は、ゴムと樹脂から構成されており、金属やセラミックスさらに電子部品等を含まないため、安価であり気軽に廃棄することができる。左右のアクチュエータ３１，３２と左右のダイアフラムポンプを有する液体サンプル４０の輸送機構は、単純であるにも関わらず、安定して連続した送液が可能である。また、第３のアクチュエータ３５とカバー部材１７を有する中間空気流路１６の開閉機構は、単純であるにも関わらず、液体サンプル４０の移動と停止を確実に制御することができる。以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。例えば、上記の実施形態においては、ポンプ室１０，１２を画定する中空板２３，２５が設けられている。しかし、中空板２３，２５の代わりに、蛇腹を用いてもよい。この場合、蛇腹は、弾性膜２４と上基板２２を気密に連結し、弾性膜２６と上基板２２を気密に連結する。 In this embodiment, the liquid flow path 2, the two pump chambers 10, 12, the two air flow paths 14, 15 and the intermediate air flow path 16 are composed of substrates 20, 21, 22, hollow plates 23, 25, 27, elastic Since the membranes 24, 26 and the cover member 17 are completely closed, contamination to the liquid sample can be minimized when the liquid sample is caused to flow within the liquid channel 2. The microfluidic chip 1 is made of rubber and resin, and does not contain metals, ceramics, or electronic parts, so it is inexpensive and can be easily disposed of. Although the transport mechanism for the liquid sample 40 including the left and right actuators 31 and 32 and the left and right diaphragm pumps is simple, it is possible to stably and continuously transport the liquid. Further, although the opening/closing mechanism of the intermediate air flow path 16 including the third actuator 35 and the cover member 17 is simple, it is possible to reliably control the movement and stopping of the liquid sample 40. Although the invention has been illustrated and described with reference to preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that changes in form and detail may be made thereto without departing from the scope of the invention as claimed. One thing will be understood. Such changes, alterations, and modifications are intended to be included within the scope of this invention. For example, in the embodiment described above, hollow plates 23, 25 are provided that define the pump chambers 10, 12. However, bellows may be used instead of the hollow plates 23, 25. In this case, the bellows connects the elastic membrane 24 and the upper substrate 22 in an airtight manner, and connects the elastic membrane 26 and the upper substrate 22 in an airtight manner.

中間空気流路１６を画定する中空板２７も、カバー部材１７と上基板２２を気密に連結する蛇腹に置き換えることができる。 The hollow plate 27 that defines the intermediate air flow path 16 can also be replaced with a bellows that connects the cover member 17 and the upper substrate 22 in an airtight manner.

上記の実施形態においては、ＰＣＲ分析装置３０が観察分析装置３４を有する。しかし、サーマルサイクルが終了した後、液体サンプル４０をマイクロ流体チップ１からマイクロピペットまたはシリンジによって取り出し、取り出した液体サンプル４０を電気泳動でフィルタリングし、液体サンプル４０中の増幅産物のサイズを計測してもよい。したがって、観察分析装置３４は不可欠ではない。 In the embodiment described above, the PCR analysis device 30 includes an observation analysis device 34. However, after the thermal cycle is completed, the liquid sample 40 is taken out from the microfluidic chip 1 with a micropipette or syringe, the taken out liquid sample 40 is filtered by electrophoresis, and the size of the amplification product in the liquid sample 40 is measured. Good too. Therefore, the observation and analysis device 34 is not essential.

上記の実施形態では、下基板２０と上基板２２の両方が透明であるが、下基板２０と上基板２２のいずれかは不透明であってもよい。また、基板２０，２２において、液体流路２または空気流路が重ならない部分は不透明であってもよい。 In the above embodiment, both the lower substrate 20 and the upper substrate 22 are transparent, but either the lower substrate 20 or the upper substrate 22 may be opaque. Further, in the substrates 20 and 22, portions where the liquid channel 2 or the air channel do not overlap may be opaque.

上記の実施形態では、液体流路２の１つの領域でプライマーのアニーリングとＤＮＡの伸長を促進し、液体流路２の他の１つの領域でＤＮＡの変性を促進する。しかし、液体流路２の１つの領域でプライマーのアニーリングを促進し、液体流路２の他の１つの領域でＤＮＡの伸長を促進し、液体流路２の他の１つの領域でＤＮＡの変性を促進してもよい。例えば、加熱部３７，３８の一方をＤＮＡの変性に適した温度（例えば９５℃）に固定し、加熱部３７，３８の他方をＤＮＡの伸長に適した温度（例えば７０℃）に固定し、加熱されない直線流路部９で液体サンプル４０がプライマーのアニーリングに適した温度（例えば５５℃）になるようにしてもよい。中間空気流路１６の開閉により、液体サンプル４０の移動と停止を制御することによって、液体サンプル４０が各温度領域に滞在する時間を調節することができる。 In the above embodiment, primer annealing and DNA elongation are promoted in one region of the liquid channel 2, and DNA denaturation is promoted in another region of the liquid channel 2. However, one region of liquid channel 2 promotes primer annealing, one other region of liquid channel 2 promotes DNA elongation, and one other region of liquid channel 2 promotes DNA denaturation. may be promoted. For example, one of the heating units 37, 38 is fixed at a temperature suitable for DNA denaturation (for example, 95°C), and the other heating unit 37, 38 is fixed at a temperature suitable for DNA elongation (for example, 70°C), The liquid sample 40 may be brought to a temperature suitable for primer annealing (for example, 55° C.) in the unheated straight channel section 9. By controlling the movement and stopping of the liquid sample 40 by opening and closing the intermediate air flow path 16, the time that the liquid sample 40 stays in each temperature region can be adjusted.

上記の実施形態では、カバー部材１７は、外力（押圧力）が与えられると中間空気流路１６を閉じ、外力が与えられない通常時に中間空気流路１６を開くように構成されている。しかし、カバー部材１７は、外力が与えられない通常時に中間空気流路１６を閉じ、外力（引張力）が与えられると中間空気流路１６を開くように構成されていてもよい。この場合、第３のアクチュエータ３５はカバー部材１７を引っ張って中間空気流路１６を開く。 In the embodiment described above, the cover member 17 is configured to close the intermediate air passage 16 when external force (pressing force) is applied, and open the intermediate air passage 16 during normal times when no external force is applied. However, the cover member 17 may be configured to close the intermediate air passage 16 during normal times when no external force is applied, and open the intermediate air passage 16 when an external force (tensile force) is applied. In this case, the third actuator 35 pulls the cover member 17 to open the intermediate air channel 16.

第１のポンプ室１０は、弾性膜２４を第１のアクチュエータ３１が引っ張ることにより、膨張するよう構成されていてもよい。第２のポンプ室１２も、弾性膜２６を第２のアクチュエータ３２が引っ張ることにより、膨張するよう構成されていてもよい。 The first pump chamber 10 may be configured to expand when the first actuator 31 pulls the elastic membrane 24 . The second pump chamber 12 may also be configured to expand when the second actuator 32 pulls the elastic membrane 26.

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。 Aspects of the invention are also described in the numbered sections below.

条項１．ＰＣＲに使用される液体サンプルが流動する液体流路と、
前記液体流路に前記液体サンプルを導入する導入口と、
前記液体流路の一端に接続され、空気で満たされた弾性的に伸縮可能な第１のポンプ室と、
前記液体流路の他端に接続され、空気で満たされた弾性的に伸縮可能な第２のポンプ室と、
前記第１のポンプ室に接続され、空気が流動する第１の空気流路と、
前記第２のポンプ室に接続され、空気が流動する第２の空気流路と、
前記第１の空気流路と前記第２の空気流路を接続する中間空気流路と、
与えられる外力に応じて、前記中間空気流路を開閉するように構成され、前記中間空気流路を気密に覆う伸縮可能なカバー部材と、
前記液体流路、前記第１のポンプ室、前記第２のポンプ室、前記第１の空気流路、および前記第２の空気流路を気密に包囲し、少なくとも片面に前記液体流路が観察される透明部分が設けられた包囲部材とを
有するＰＣＲ用マイクロ流体チップ。 Clause 1. a liquid channel through which a liquid sample used for PCR flows;
an inlet for introducing the liquid sample into the liquid flow path;
an elastically expandable first pump chamber connected to one end of the liquid flow path and filled with air;
an elastically expandable second pump chamber connected to the other end of the liquid flow path and filled with air;
a first air flow path connected to the first pump chamber and through which air flows;
a second air flow path connected to the second pump chamber and through which air flows;
an intermediate air flow path connecting the first air flow path and the second air flow path;
an expandable cover member configured to open and close the intermediate air flow path in response to an applied external force, and airtightly cover the intermediate air flow path;
The liquid flow path, the first pump chamber, the second pump chamber, the first air flow path, and the second air flow path are airtightly surrounded, and the liquid flow path is observed on at least one side. A microfluidic chip for PCR, comprising a surrounding member provided with a transparent portion.

条項２．条項１に記載のＰＣＲ用マイクロ流体チップと、
前記第１のポンプ室に外力を与える第１のアクチュエータと、
前記第２のポンプ室に外力を与える第２のアクチュエータと、
前記カバー部材に外力を与える第３のアクチュエータと、
前記液体流路を加熱する加熱装置とを
有するＰＣＲ分析装置。 Clause 2. A PCR microfluidic chip according to Clause 1;
a first actuator that applies an external force to the first pump chamber;
a second actuator that applies an external force to the second pump chamber;
a third actuator that applies an external force to the cover member;
and a heating device that heats the liquid flow path.

この条項によれば、第１のアクチュエータと第２のアクチュエータが液体流路の両端に接続された第１のポンプ室と第２のポンプ室にそれぞれ外力を与えるので、液体サンプルの往復移動を促進することができる。往復移動の間に液体流路を加熱する加熱装置によって、液体サンプルはサーマルサイクルの対象となる。また、第３のアクチュエータがカバー部材に外力を与えるので、中間空気流路を開閉することができる。 According to this clause, the first actuator and the second actuator apply external forces to the first pump chamber and the second pump chamber, respectively, which are connected to both ends of the liquid flow path, thereby promoting the reciprocating movement of the liquid sample. can do. The liquid sample is subjected to thermal cycling by a heating device that heats the liquid flow path during the reciprocating movement. Further, since the third actuator applies an external force to the cover member, the intermediate air flow path can be opened and closed.

１ＰＣＲ用マイクロ流体チップ
２流路
３ポート（導入口）
４ポート
５第１の屈曲流路部
５１第１の分岐路
６第１の蛇行流路部
７第２の屈曲流路部
７１第２の分岐路
８第２の蛇行流路部
９直線流路部
１０第１のポンプ室
１２第２のポンプ室
１４第１の空気流路
１５第２の空気流路
１６中間空気流路
１７カバー部材
２０下基板（包囲部材）
２１流路基板（包囲部材）
２２上基板（包囲部材）
２３，２５中空板（包囲部材）
２４，２６弾性膜（包囲部材）
３０ＰＣＲ分析装置
３１第１のアクチュエータ
３２第２のアクチュエータ
３５第３のアクチュエータ
３３加熱装置
３４観察分析装置
３７第１の加熱部
３８第２の加熱部
３７ａ，３８ａペルチェ素子
３７ｂ，３８ｂ金属板
４０液体サンプル 1 Microfluidic chip for PCR 2 Channel 3 Port (inlet)
4 Port 5 First bent flow path section 51 First branch path 6 First meandering flow path section 7 Second bent flow path section 71 Second branch path 8 Second meandering flow path section 9 Straight flow path Part 10 First pump chamber 12 Second pump chamber 14 First air flow path 15 Second air flow path 16 Intermediate air flow path 17 Cover member 20 Lower substrate (surrounding member)
21 Channel board (enveloping member)
22 Upper board (enveloping member)
23, 25 Hollow plate (enveloping member)
24, 26 Elastic membrane (enveloping member)
30 PCR analysis device 31 First actuator 32 Second actuator 35 Third actuator 33 Heating device 34 Observation analysis device 37 First heating section 38 Second heating section 37a, 38a Peltier element 37b, 38b Metal plate 40 Liquid sample

Claims

a liquid channel through which a liquid sample used for PCR flows;
an inlet for introducing the liquid sample into the liquid flow path;
an elastically expandable first pump chamber connected to one end of the liquid flow path and filled with air;
an elastically expandable second pump chamber connected to the other end of the liquid flow path and filled with air;
a first air flow path connected to the first pump chamber and through which air flows;
a second air flow path connected to the second pump chamber and through which air flows;
an intermediate air flow path connecting the first air flow path and the second air flow path;
an expandable cover member configured to open and close the intermediate air flow path in response to an applied external force, and airtightly cover the intermediate air flow path;
The liquid flow path, the first pump chamber, the second pump chamber, the first air flow path, and the second air flow path are airtightly surrounded, and the liquid flow path is observed on at least one side. A microfluidic chip for PCR, comprising a surrounding member provided with a transparent portion.

The PCR microfluidic chip according to claim 1;
a first actuator that applies an external force to the first pump chamber;
a second actuator that applies an external force to the second pump chamber;
a third actuator that applies an external force to the cover member;
and a heating device that heats the liquid flow path.