JP4701757B2 - Micro channel chip - Google Patents

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本発明は、マイクロチャネルチップに関する。   The present invention relates to a microchannel chip.

近年のナノテクノロジーやバイオテクノロジーの分野においては、微量の液体を用いた化学反応や検査等がよく行われており、このような化学反応や検査等を的確に行うためには、化学反応や検査等に使用する液体同士を確実に混合させる技術が必要となる。   In recent years in the field of nanotechnology and biotechnology, chemical reactions and inspections using trace amounts of liquids are often performed, and in order to perform such chemical reactions and inspections accurately, chemical reactions and inspections are performed. A technique for reliably mixing the liquids used in the process is required.

このような微量の液体を混合する装置として、マイクロチャネルチップが知られている。マイクロチャネルチップは一般に、プレートを有し、プレートには、液体を収容する複数のウェルと、１つの開口部と、複数のウェル及び開口部を接続するマイクロチャネルとが形成されている。またマイクロチャネルは、少なくとも１つの合流部を有し、この合流部に複数の流路が合流するようになっている。従って、開口部の圧力を低下させると、原理的には、ウェルと開口部との間に圧力差が生じ、複数のウェル内の液体がマイクロチャネルを経て開口部に導入される。ところが、マイクロチャネルチップにおいては、マイクロチャネルは閉じられた空間であり、液体同士の混合が必ずしもうまくいくとは限らない。例えば、複数の流路の合流部で当該流路を流れる液体同士を混合させようとすると、混合するタイミングによっては一の流路を流れる液体が先に合流部に流入され、他の流路内では気泡の噛み込みが発生し、最悪の場合には液体同士を混合させることができない。   A microchannel chip is known as an apparatus for mixing such a small amount of liquid. A microchannel chip generally has a plate, and a plurality of wells that store liquid, one opening, and a microchannel that connects the plurality of wells and the opening are formed on the plate. Further, the microchannel has at least one merging portion, and a plurality of flow paths merge with the merging portion. Therefore, when the pressure in the opening is lowered, in principle, a pressure difference is generated between the well and the opening, and the liquid in the plurality of wells is introduced into the opening through the microchannel. However, in a microchannel chip, the microchannel is a closed space, and mixing of liquids does not always work well. For example, when trying to mix liquids flowing through the flow path at the merging portion of a plurality of flow paths, depending on the mixing timing, the liquid flowing through one flow path is first flowed into the merging section, In this case, the entrapment of bubbles occurs, and in the worst case, the liquids cannot be mixed.

そこで、マイクロチャネルを通る液体の流れを制御して微量の液体を所望のタイミングで混合させる受動弁ないしは液体の停止手段（以下、「パッシブバルブ」という）を用いたマイクロチャネルチップが提案されている（下記特許文献１及び２参照）。また、同様にパッシブバルブに相当する撥水バルブを設けて、圧力制御により微量の液体をタイミングよく混合させる方法、装置が開示されている（例えば下記特許文献３参照）。
特表２００２−５２７２５０号公報 米国特許第６６０１６１３号明細書 特開２００３−１９０７５１号公報 Therefore, a microchannel chip using a passive valve or a liquid stop means (hereinafter referred to as a “passive valve”) that mixes a minute amount of liquid at a desired timing by controlling the flow of the liquid through the microchannel has been proposed. (See Patent Documents 1 and 2 below). Similarly, a method and an apparatus are disclosed in which a water repellent valve corresponding to a passive valve is provided and a minute amount of liquid is mixed in a timely manner by pressure control (see, for example, Patent Document 3 below).
Special table 2002-527250 gazette US Pat. No. 6,601,613 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-190751

しかしながら、前述した特許文献１〜３に記載のマイクロチャネルチップは以下に示す課題を有する。   However, the microchannel chip described in Patent Documents 1 to 3 described above has the following problems.

即ち、上記特許文献１〜３に記載のマイクロチャネルチップが特に３つ以上のウェルを有している場合、マイクロチャネルに気泡の噛込みが発生し、複数のウェルに収容された液体同士を全て混合し、開口部に導入することが困難となる。   That is, when the microchannel chip described in Patent Documents 1 to 3 has three or more wells, bubbles are generated in the microchannel, and all the liquids contained in the plurality of wells are separated. It becomes difficult to mix and introduce into the opening.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数のウェルに収容された液体同士を確実に混合させることができるマイクロチャネルチップを提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a microchannel chip that can reliably mix liquids contained in a plurality of wells.

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した結果、上記のように気泡の噛み込みを防止するためには、混合させる液体が開口部に達するまでに、同一回数のパッシブバルブを通過するように配置すればよいのではないかと考えた。そして、本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、以下の発明により上記課題を解決し得ることを見出した。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have passed the same number of times of the passive valve until the liquid to be mixed reaches the opening in order to prevent the bubble from being caught as described above. I thought that it should be arranged so that. As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following invention.

即ち本発明のマイクロチャネルチップは、プレートを有し、プレート内部には、液体を収容する複数のウェルと、開口部と、前記複数のウェル及び前記開口部を接続するマイクロチャネルが形成され、マイクロチャネルが少なくとも１つの合流部を有し、合流部の上流側には液体を停止させるパッシブバルブが少なくとも１つ設けられており、かつ開口部から各ウェルまでに設けられたパッシブバルブの合計数がそれぞれ同一となっていることを特徴とする。ここで、本発明において用いるパッシブバルブとは、上流側と下流側の圧力差がパッシブバルブによる圧力障壁未満の場合、上流から流れてきた液体の先頭を停止させることができ、また、上流側と下流側の圧力差がパッシブバルブによる圧力障壁以上の場合、上流から流れてきた液体の先頭を通過させることができるバルブをいう。   That is, the microchannel chip of the present invention has a plate, and inside the plate, a plurality of wells for storing a liquid, an opening, and a microchannel for connecting the plurality of wells and the opening are formed. The channel has at least one junction, and at least one passive valve for stopping the liquid is provided upstream of the junction, and the total number of passive valves provided from the opening to each well is Each is the same. Here, when the pressure difference between the upstream side and the downstream side is less than the pressure barrier due to the passive valve, the passive valve used in the present invention can stop the head of the liquid flowing from the upstream side, When the pressure difference on the downstream side is greater than or equal to the pressure barrier due to the passive valve, it refers to a valve that can pass the head of the liquid flowing from the upstream.

このマイクロチャネルチップによれば、開口部の圧力をＰ１、各ウェルの圧力をＰ２、パッシブバルブの圧力障壁をＰ３としたとき、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
０＜（Ｐ２−Ｐ１）＜Ｐ３
を満たすような値とすると、各ウェル内に収容された液体は、マイクロチャネルに流入され、直近のパッシブバルブで停止する。そして、この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブで停止していた液体は、パッシブバルブを通過して、さらに下流のパッシブバルブで停止するか、又は合流部で他のウェルに収容されていた液体とタイミングよく合流し、さらに下流のパッシブバルブで停止する。すなわち、合流部での気泡の噛み込みを防止することができる。この状態からまた瞬間的に
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブで停止していた液体は、パッシブバルブを通過して、さらに下流のパッシブバルブで停止する。このような操作を繰り返すと、各ウェル内に収容された液体の混合物が開口部に到達する。 According to this microchannel chip, when the pressure of the opening is P1, the pressure of each well is P2, and the pressure barrier of the passive valve is P3, P1, P2 and P3 are represented by the following formulas:
0 <(P2-P1) <P3
If the value satisfies the above condition, the liquid contained in each well flows into the microchannel and stops at the nearest passive valve. From this state, P1, P2, and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid that has been stopped by the passive valve passes through the passive valve and stops at the downstream passive valve, or the liquid and the liquid that has been contained in another well at the junction. Merge well and stop at the downstream passive valve. That is, it is possible to prevent air bubbles from being caught at the junction. From this state, P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the above condition, the liquid stopped by the passive valve passes through the passive valve and stops at the downstream passive valve. When such an operation is repeated, the liquid mixture contained in each well reaches the opening.

上記マイクロチャネルチップは、下記式：
Ｔｘ・Ｒｘ＝Ｔｙ・Ｒｙ
（上記式中、Ｔｘは、前記合流部から、該合流部の上流側で且つ直近に設けられた一のパッシブバルブまでの間のマイクロチャネルの体積を、Ｒｘは、合流部から、一のパッシブバルブの上流側にあるすべてのウェルまでの間のマイクロチャネルの流路抵抗を、Ｔｙは、合流部から、該合流部の上流側で且つ直近に設けられた他のパッシブバルブまでの間のマイクロチャネルの体積を、Ｒｙは、合流部から、他のパッシブバルブの上流側にあるすべてのウェルまでの間のマイクロチャネルの流路抵抗を表す。）
を満たすことが好ましい。 The microchannel chip has the following formula:
Tx / Rx = Ty / Ry
(In the above formula, Tx is the volume of the microchannel between the merging portion and one passive valve provided upstream and nearest to the merging portion, and Rx is one passive from the merging portion. The flow resistance of the microchannel between all the wells on the upstream side of the valve is expressed by Ty as the microchannel between the merging portion and another passive valve provided upstream and nearest to the merging portion. (The channel volume, Ry, represents the flow resistance of the microchannel from the junction to all wells upstream of the other passive valves.)
It is preferable to satisfy.

ここで、「合流部から合流部の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブの上流側にあるすべてのウェルまでの間のマイクロチャネルの流路抵抗」とは、パッシブバルブの上流側に複数のウェルが存在する場合には、合流部からパッシブバルブの上流側にある各ウェルまでの間のマイクロチャネルの流路抵抗の合成抵抗をいう。ここで、流路抵抗の合成抵抗は、マイクロチャネルを導線とし、合流部を一の端子とし、当該合流部の上流側で且つ直近に設けられた一のパッシブバルブの上流側の各ウェルを共通の他の端子とした場合に求められる一の端子と他の端子との間の合成電気抵抗と同様にして求められる。   Here, “the flow path resistance of the microchannel from the merging portion to all wells upstream of the merging portion and upstream of the passive valve provided nearest” refers to a plurality of flow channel resistances upstream of the passive valve. In other words, it is the combined resistance of the flow resistance of the microchannel from the junction to each well on the upstream side of the passive valve. Here, the combined resistance of the flow path resistance is the same for each well on the upstream side of the one passive valve that is provided on the upstream side of the junction part, with the microchannel as the conductor and the junction part as one terminal. It is calculated | required similarly to the synthetic | combination electrical resistance between one terminal calculated | required when it is set as another terminal and another terminal.

この場合、複数の液体を混合させる際に、より気泡の噛み込みが生じることを防止することができる。すなわち、マイクロチャネル内を流通する液体同士がよりタイミングよく合流部に到達する。   In this case, when a plurality of liquids are mixed, it is possible to prevent more bubbles from being caught. That is, the liquids flowing through the microchannel reach the joining portion with better timing.

本発明によれば、複数のウェルに収容された液体同士を確実に混合させることができるマイクロチャネルチップを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the microchannel chip | tip which can mix reliably the liquid accommodated in the several well can be provided.

以下、図面を参照して本発明に係るマイクロチャネルチップの好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of a microchannel chip according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.

［第１実施形態］
まず、本発明のマイクロチャネルチップの第１実施形態について説明する。図１は、本発明のマイクロチャネルチップの第１実施形態を示す平面図である。 [First Embodiment]
First, a first embodiment of the microchannel chip of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a microchannel chip of the present invention.

図１に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ１０は、矩形平板状のプレートを有している。プレートは透光性材料で構成されており、液体を収容する複数のウェル１１，１２，１３と、開口部１４と、ウェル１１〜１３及び開口部１４を接続するマイクロチャネルとを有している。具体的には、マイクロチャネル１７は、ウェル１１と開口部１４とを接続する第１チャネル部１１ａを有しており、第１チャネル部１１ａ上には合流部１５，１６がウェル１１側から順次設けられている。またマイクロチャネル１７は、合流部１５に接続される第２チャネル部１２ａと、合流部１６に接続される第３チャネル部１３ａとを有している。言い換えると、第２チャネル部１２ａは、第１チャネル部１１ａの合流部１５に合流しており、第３チャネル部１３ａは、第１チャネル部１１ａの合流部１６に合流している。   As shown in FIG. 1, the microchannel chip 10 of this embodiment has a rectangular flat plate. The plate is made of a light-transmitting material, and has a plurality of wells 11, 12, and 13 that store liquid, an opening 14, and microchannels that connect the wells 11 to 13 and the opening 14. . Specifically, the microchannel 17 has a first channel portion 11a that connects the well 11 and the opening 14, and the merging portions 15 and 16 are sequentially formed on the first channel portion 11a from the well 11 side. Is provided. Further, the microchannel 17 has a second channel portion 12 a connected to the junction portion 15 and a third channel portion 13 a connected to the junction portion 16. In other words, the second channel portion 12a merges with the merge portion 15 of the first channel portion 11a, and the third channel portion 13a merges with the merge portion 16 of the first channel portion 11a.

ウェル１１，１２及び１３には、それぞれ液体が収容されている。またプレートには、ウェル１１，１２，１３にそれぞれ通じる通気口（図示せず）が形成されている。このため、ウェル１１〜１３内の圧力は、大気圧となっている。また、図示しないが、開口部１４は、例えばシリンジポンプにより減圧可能となっている。   Each of the wells 11, 12 and 13 contains a liquid. The plate is formed with vent holes (not shown) that communicate with the wells 11, 12, and 13, respectively. For this reason, the pressure in the wells 11-13 is atmospheric pressure. Moreover, although not shown in figure, the opening part 14 can be pressure-reduced, for example with a syringe pump.

そして、第１チャネル部１１ａの合流部１５の上流側には、パッシブバルブ１７ａが設けられ、第２チャネル部１２ａには、第１チャネル部１１ａの合流部１５の上流側にパッシブバルブ１７ｂが設けられており、合流部１５，１６間には、合流部１６側にパッシブバルブ１７ｃが設けられている。また第３チャネル部１３ａには、合流部１６側からウェル１３側に向かって順次パッシブバルブ１７ｄ，１７ｅが設けられている。パッシブバルブ１７ａ〜１７ｅは、チャネル部を経て導入される液体の先頭を停止させるものであり、液体にかかる圧力を高めることで液体の先頭を通過させるものである。   And the passive valve 17a is provided in the upstream of the junction part 15 of the 1st channel part 11a, and the passive valve 17b is provided in the upstream of the junction part 15 of the 1st channel part 11a in the 2nd channel part 12a. Between the merging portions 15 and 16, a passive valve 17c is provided on the merging portion 16 side. The third channel portion 13a is provided with passive valves 17d and 17e sequentially from the merging portion 16 side to the well 13 side. The passive valves 17a to 17e are for stopping the head of the liquid introduced through the channel portion, and for allowing the head of the liquid to pass by increasing the pressure applied to the liquid.

ここで、ウェル１１から開口部１４までの第１チャネル部１１ａ上のパッシブバルブの合計数は２であり、ウェル１２から開口部１４までの第２チャネル部１２ａ及び第１チャネル部１１ａ上のパッシブバルブの合計数は２であり、ウェル１３から開口部１４までの第３チャネル部１３ａ及び第１チャネル部１１ａ上のパッシブバルブの合計数も２である。つまり、各ウェル１１〜１３から開口部１４までのパッシブバルブの合計数は同一となっている。   Here, the total number of passive valves on the first channel portion 11a from the well 11 to the opening portion 14 is 2, and the passive on the second channel portion 12a and the first channel portion 11a from the well 12 to the opening portion 14 is. The total number of valves is 2, and the total number of passive valves on the third channel portion 13a and the first channel portion 11a from the well 13 to the opening portion 14 is also 2. That is, the total number of passive valves from each of the wells 11 to 13 to the opening 14 is the same.

このマイクロチャネルチップ１０によれば、開口部１４の圧力をＰ１、各ウェル１１〜１３の圧力をＰ２、パッシブバルブ１０の圧力障壁をＰ３としたとき、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
０＜（Ｐ２−Ｐ１）＜Ｐ３
を満たすような値とすると、ウェル１１内に収容された液体は、第１チャネル部１１ａに流入され、ウェル１１の直近のパッシブバルブ１７ａで停止する。このとき、ウェル１２内に収容された液体は、第２チャネル部１２ａに流入され、ウェル１２の直近のパッシブバルブ１７ｂで停止する。またウェル１３内に収容された液体は、第３チャネル部１３ａに流入され、ウェル１３の直近のパッシブバルブ１７ｅで停止する。 According to the microchannel chip 10, when the pressure of the opening 14 is P1, the pressure of each of the wells 11 to 13 is P2, and the pressure barrier of the passive valve 10 is P3, P1, P2, and P3 are represented by the following formulas:
0 <(P2-P1) <P3
If the value satisfies the condition, the liquid stored in the well 11 flows into the first channel portion 11 a and stops at the passive valve 17 a closest to the well 11. At this time, the liquid accommodated in the well 12 flows into the second channel portion 12 a and stops at the passive valve 17 b closest to the well 12. The liquid stored in the well 13 flows into the third channel portion 13 a and stops at the passive valve 17 e immediately adjacent to the well 13.

そして、この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ１７ａで停止していた液体は、パッシブバルブ１７ａを通過して合流部１５に到達する。一方、パッシブバルブ１７ｂで停止していた液体は、パッシブバルブ１７ｂを通過して合流部１５に到達する。この場合には、異なるウェル１１，１２内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ１７ｃで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。なお、このとき、パッシブバルブ１７ｅで停止していた液体は、パッシブバルブ１７ｅを通過してパッシブバルブ１７ｄで停止する。 From this state, P1, P2, and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 17a passes through the passive valve 17a and reaches the junction 15. On the other hand, the liquid stopped at the passive valve 17b passes through the passive valve 17b and reaches the junction 15. In this case, the liquids stored in the different wells 11 and 12 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 17c. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. At this time, the liquid stopped at the passive valve 17e passes through the passive valve 17e and stops at the passive valve 17d.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ１７ｃで停止している液体は、パッシブバルブ１７ｃを通過して合流部１６に到達する。一方、パッシブバルブ１７ｄで停止していた液体は、パッシブバルブ１７ｄを通過して合流部１６に到達する。この場合には、異なるウェル１１，１２内に収容された液体の混合物と、ウェル１３内に収容された液体とがタイミングよく混合される。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。このため、最終的に、すべてのウェル１１〜１３内に収容された液体の混合物が、開口部１４の直近の合流部１６を経て開口部１４に到達することになる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped at the passive valve 17c passes through the passive valve 17c and reaches the junction 16. On the other hand, the liquid stopped at the passive valve 17d passes through the passive valve 17d and reaches the junction 16. In this case, the mixture of liquids stored in the different wells 11 and 12 and the liquid stored in the wells 13 are mixed with good timing. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. For this reason, finally, the liquid mixture accommodated in all the wells 11 to 13 reaches the opening portion 14 through the merge portion 16 closest to the opening portion 14.

このように本実施形態のマイクロチャネルチップ１０を用いると、マイクロチャネル１７がプレート内に形成されて気泡の噛込みが発生しやすい場合であっても、気泡の噛込みが十分に防止され、ウェル１１〜１３内に収容された液体の混合物を開口部１４において確実に得ることができる。従って、ウェル１１〜１３内に収容される液体が、互いに化学反応又は生物反応するものである場合には、化学反応や生物反応を確実に行うことができる。   As described above, when the microchannel chip 10 according to the present embodiment is used, even when the microchannel 17 is formed in the plate and the bubble is likely to be caught, the bubble is sufficiently prevented from being caught. The liquid mixture accommodated in 11 to 13 can be reliably obtained at the opening 14. Therefore, when the liquids accommodated in the wells 11 to 13 are chemical reactions or biological reactions with each other, the chemical reaction or the biological reaction can be reliably performed.

図２は、マイクロチャネル１０における流路抵抗を説明するための平面図である。図２に示すマイクロチャネルチップ１０は、下記式：
Ｔ１・Ｒ１＝Ｔ２・Ｒ２
（上記式中、Ｔ１は、合流部１５から、該合流部１５の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブ１７ａまでの間の第１チャネル部１１ａの体積、Ｒ１は、合流部１５から、パッシブバルブ１７ａの上流側にあるウェル１１までの間の第１チャネル部１１ａの流路抵抗、Ｔ２は、合流部１５から合流部１５の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブ１７ｂまでの間の第２チャネル１２ａの体積、Ｒ２は、合流部１５からパッシブバルブ１７ｂの上流側にあるウェル１２までの間の第２チャネル部１２ａの流路抵抗を表す。）を満たすことが好ましい。 FIG. 2 is a plan view for explaining the flow resistance in the microchannel 10. The microchannel chip 10 shown in FIG.
T 1 · R 1 = T 2 · R 2
(In the above formula, T 1 is the volume of the first channel portion 11a between the merging portion 15 and the passive valve 17a provided on the upstream side and nearest to the merging portion 15, and R 1 is the merging portion 15. from the flow path resistance of the first channel portion 11a between the up-well 11 on the upstream side of the passive valves 17a, T 2 is a passive valve 17b which and provided in the immediate vicinity on the upstream side of the confluent portion 15 from the confluent portion 15 The volume R 2 of the second channel 12a until the second channel portion 12a represents the flow resistance of the second channel portion 12a from the junction 15 to the well 12 on the upstream side of the passive valve 17b. preferable.

図３は、チャネル部を示す図である。図３に示すように、チャネル部の断面形状を円形とし、チャネル部の長さをＬ（単位：ｍ）とし、チャネル部の断面半径をｒとし、チャネル部を流通する液体の密度をρ（単位：ｋｇ／ｍ３）とし、かつ動粘性係数をν（単位：ｍ２／ｓｅｃ）とした場合、チャネル部の流路抵抗Ｒは、具体的には、下記式：
Ｒ＝（８Ｌνρ）／（πｒ４）
で表すことができる。また、流路抵抗Ｒは液体の流量Ｑ（単位：ｍ３／ｓｅｃ）及び液体にかかる圧力Ｐ（単位：Ｐａ）と以下の関係にある。
Ｑ＝Ｐ／Ｒ FIG. 3 is a diagram showing a channel portion. As shown in FIG. 3, the cross-sectional shape of the channel part is circular, the length of the channel part is L (unit: m), the cross-sectional radius of the channel part is r, and the density of the liquid flowing through the channel part is ρ ( When the unit is kg / m 3 ) and the kinematic viscosity coefficient is ν (unit: m 2 / sec), the channel resistance R of the channel part is specifically expressed by the following formula:
R = (8Lνρ) / (πr 4 )
Can be expressed as The flow path resistance R has the following relationship with the flow rate Q (unit: m 3 / sec) of the liquid and the pressure P (unit: Pa) applied to the liquid.
Q = P / R

また、図２に示すマイクロチャネルチップ１０は、下記式：
Ｔ５・Ｒ５＝Ｔ４・Ｒ４
（上記式中、Ｔ５は、合流部１６から、該合流部１６の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブ１７ｃまでの間の第１チャネル部１１ａの体積、Ｒ５は、合流部１６から、パッシブバルブ１７ｃの上流側にあるウェル１１及びウェル１２までの間の第１チャネル部１１ａ及び第２チャネル部１２ａの流路抵抗の合成抵抗、Ｔ４は、合流部１６から、合流部１６の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブ１７ｄまでの間の第３チャネル１３ａの体積、Ｒ４は、合流部１６から、パッシブバルブ１７ｄの上流側にあるウェル１３までの間の第３チャネル部１３ａの流路抵抗を表す。）
を満たすことが好ましい。 Also, the microchannel chip 10 shown in FIG.
T 5 · R 5 = T 4 · R 4
(In the above formula, T 5 is the volume of the first channel portion 11 a between the merging portion 16 and the passive valve 17 c provided on the upstream side of the merging portion 16 and nearest thereto, and R 5 is the merging portion 16. from the first channel portion 11a and the flow path combined resistance of the resistors of the second channel portion 12a between the up-well 11 and the well 12 on the upstream side of the passive valve 17c, T 4 is from the merging section 16, converging section 16 the third channel between the volume of the third channel 13a between the up passive valve 17d which and provided in the immediate vicinity upstream, R 4 is from the merging section 16, until the well 13 on the upstream side of the passive valve 17d of This represents the channel resistance of the portion 13a.)
It is preferable to satisfy.

ここで、上記Ｒ５は、第１及び第２チャネル部を導線とし、合流部１６を一の端子とし、合流部１６の上流側で且つ直近に設けられたパッシブバルブ１７ｃの上流側のウェル１１及び１２を共通の他の端子とした場合に求められる一の端子と他の端子との間の合成電気抵抗と同様にして求められる。 Here, the R 5 is a well 11 on the upstream side of the passive valve 17c provided on the upstream side and the closest side of the joining portion 16 with the first and second channel portions as conductors and the joining portion 16 as one terminal. And 12 are obtained in the same manner as the combined electric resistance between one terminal and the other terminal which is obtained when other common terminals are used.

すなわち、上記Ｒ５は、合流部１６から合流部１５までの流路抵抗をＲ３とした場合に、下記式；
Ｒ５＝Ｒ１・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）＋Ｒ３
で求められる。 That is, R 5 is the following formula when the flow path resistance from the junction 16 to the junction 15 is R 3 :
R 5 = R 1 · R 2 / (R 1 + R 2 ) + R 3
Is required.

この場合、複数の液体を混合させる際に、より気泡の噛み込みが生じることを防止することができる。すなわち、マイクロチャネル１７内を流通する液体同士がよりタイミングよく合流部１５，１６に到達する。   In this case, when a plurality of liquids are mixed, it is possible to prevent more bubbles from being caught. That is, the liquids flowing through the microchannel 17 reach the merging portions 15 and 16 with better timing.

［マイクロチャネル］
次にマイクロチャネルについて詳細に説明する。 [Microchannel]
Next, the microchannel will be described in detail.

図４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、本実施形態に係るマイクロチャネルチップ１０のプレート１０ａの厚さ方向に沿った部分断面図である。図４の（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）において、チャネル部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃの断面形状は四角形であり、チャネル部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃのチャネル幅ｄは、１ｍｍ以下である。なお、「チャネル幅」とは、チャネル部の延び方向に対して直交する方向の長さをいう。チャネル部の断面形状が四角形の場合は横の長さをいい、台形や三角形の場合はチャネル部の幅方向に対して最も長い長さをいう。また、円形や半円形の場合は直径の長さ、楕円形の場合はチャネルの幅方向に対して最も長い径の長さをいう。   4A, 4B, and 4C are partial cross-sectional views along the thickness direction of the plate 10a of the microchannel chip 10 according to the present embodiment. 4A, 4B, and 4C, the cross-sectional shapes of the channel portions 21a, 21b, and 21c are quadrangular, and the channel width d of the channel portions 21a, 21b, and 21c is 1 mm or less. The “channel width” means a length in a direction orthogonal to the extending direction of the channel portion. When the cross-sectional shape of the channel part is a quadrangle, it means the horizontal length, and when it is trapezoidal or triangular, it means the longest length in the width direction of the channel part. In the case of a circle or semicircle, the length of the diameter is referred to. In the case of an ellipse, the length of the longest diameter in the channel width direction is referred to.

チャネル幅が上記の範囲であるため、このチャネル部２１ａ、２１ｂ及び２１ｃ内で液体同士が合流した場合には、一方の液体に含まれる物質が短時間で他方の液体内へと拡散することができる。すなわち、液体をかき混ぜるような混合手段を用いなくても、液体に含まれる物質同士を短時間で混合することができる。チャネル幅は、更に好ましくは１０μｍ〜３００μｍである。   Since the channel width is in the above range, when the liquids merge in the channel portions 21a, 21b and 21c, the substance contained in one liquid may diffuse into the other liquid in a short time. it can. That is, the substances contained in the liquid can be mixed in a short time without using a mixing means that stirs the liquid. The channel width is more preferably 10 μm to 300 μm.

図４の（ａ）に示す態様のチャネル部２１ａは、二つの基材を積層して形成されるものである。すなわち、一方の基材２３ａの一面と、他方の基材２３ｂの一面とにそれぞれ溝を設け、溝同士が向かい合うように貼り合わせることによってチャネル部２１ａが形成される。図４の（ｂ）に示す態様のチャネル部２１ｂは、三つの基材を積層して形成されるものである。すなわち、中間層である基材２４ｂに貫通溝を設け、この基材２４ｂを挟持するように基材２４ａ及び２４ｃを積層してチャネル部２１ｂが形成される。図４の（ｃ）に示す態様のチャネル部２１ｃは、基材２５ａにカバー部材２６を積層して形成されるものである。すなわち、基材２５ａに溝を設け、その上部に、カバー部材２６を貼り合わせることによってチャネル部２１ｃが形成される。なお、チャネル部２１ａ、チャネル部２１ｂ及びチャネル部２１ｃはそれぞれ図１に示す第１チャネル部１１ａ，第２チャネル部１２ａ，第３チャネル部１３ａに相当するものである。またプレートの構成は、図４の（ａ）〜（ｃ）に示す態様のいずれであってもよい。   The channel part 21a of the aspect shown to (a) of FIG. 4 is formed by laminating | stacking two base materials. That is, a channel portion 21a is formed by providing grooves on one surface of one base material 23a and one surface of the other base material 23b, and attaching the grooves so that the grooves face each other. The channel portion 21b in the embodiment shown in FIG. 4B is formed by laminating three base materials. That is, the channel portion 21b is formed by providing a through groove in the base material 24b which is an intermediate layer and laminating the base materials 24a and 24c so as to sandwich the base material 24b. The channel portion 21c of the aspect shown in FIG. 4C is formed by laminating the cover member 26 on the base material 25a. That is, the channel portion 21c is formed by providing a groove in the base material 25a and bonding the cover member 26 on the groove. The channel unit 21a, the channel unit 21b, and the channel unit 21c correspond to the first channel unit 11a, the second channel unit 12a, and the third channel unit 13a shown in FIG. 1, respectively. Further, the configuration of the plate may be any of the modes shown in FIGS.

なお、上記基材２３ａ，２３ｂ，２４ａ〜２４ｃ及び２５ａは任意に定めることができ、石英ガラス又はパイレックス（登録商標）ガラス等のガラス、ＰＤＭＳ、ポリカーボネート又はポリイミド等のポリマー、鉄、ステンレス、アルミニウム、ニッケル又は銅等のメタル、又はシリコン等を使用することができ、積層する場合のそれぞれの基材は、同一の種類であっても異なる種類であってもよい。   The base materials 23a, 23b, 24a to 24c and 25a can be arbitrarily determined, glass such as quartz glass or Pyrex (registered trademark) glass, polymers such as PDMS, polycarbonate or polyimide, iron, stainless steel, aluminum, A metal such as nickel or copper, silicon, or the like can be used, and the respective base materials in the case of stacking may be the same type or different types.

また、上記基材２３ａ，２３ｂ，２４ａ〜２４ｃ及び２５ａ及びカバー部材２６は、透光性であることが好ましい。この場合、各ウェル１１〜１３内の液体が各チャネル部１１ａ〜１３ａに導入されかどうか、ひいては液体同士の混合状態を目視で確認することができ、便利である。   Moreover, it is preferable that the base materials 23a, 23b, 24a to 24c and 25a and the cover member 26 are translucent. In this case, it is convenient to visually check whether the liquid in each of the wells 11 to 13 is introduced into each of the channel portions 11a to 13a, and thus the mixed state of the liquids.

［パッシブバルブ］
次にパッシブバルブについて説明する。 [Passive valve]
Next, the passive valve will be described.

図５の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るパッシブバルブのプレート１０ａの厚さ方向に沿った部分断面図である。図５の（ａ）に示すように、本実施形態に用いられるパッシブバルブは、例えばマイクロチャネルの幅ｄよりも狭い幅ｄｓを有する狭窄部で構成される。パッシブバルブにおける液体の停止場所は、液体の種類、マイクロチャネルの材質により異なる。例えば液体が水でマイクロチャネルが疎水性材質の場合は図５の（ａ）に示すように、マイクロチャネルの幅が狭くなる部分、即ち液体の進行方向に対しパッシブバルブの手前側で停止し、液体が水でマイクロチャネルが親水性材質の場合は図５の（ｂ）に示すように、マイクロチャネルの幅が広くなる部分の手前側、即ちパッシブバルブの内部で停止する。   5A and 5B are partial cross-sectional views along the thickness direction of the plate 10a of the passive valve according to the present embodiment. As shown in FIG. 5A, the passive valve used in the present embodiment is configured by a constricted portion having a width ds narrower than the width d of the microchannel, for example. The stop position of the liquid in the passive valve varies depending on the type of liquid and the material of the microchannel. For example, when the liquid is water and the microchannel is a hydrophobic material, as shown in FIG. 5A, the portion where the width of the microchannel becomes narrow, that is, the front of the passive valve with respect to the liquid traveling direction, When the liquid is water and the microchannel is a hydrophilic material, as shown in FIG. 5B, the microchannel stops before the portion where the width of the microchannel becomes wide, that is, inside the passive valve.

また、パッシブバルブの圧力障壁の設定方法について説明する。   A method for setting the pressure barrier of the passive valve will be described.

例えば液体の種類を純水、マイクロチャネルの材質をポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、マイクロチャネルの幅ｄを３００μｍとしたときのパッシブバルブのバルブ幅（狭窄部の幅）ｄｓとパッシブバルブの圧力障壁ΔＰ（ｋＰａ）との関係を図６に示す。図６において、曲線で示すものが計算値であり、「◆」で示すものが実測値である。図６に示す結果より、実測値と計算値は略一致しており、バルブ幅ｄｓとパッシブバルブの圧力障壁ΔＰとが一対一で対応している。このため、バルブ幅ｄｓとパッシブバルブの圧力障壁ΔＰとの相関関係が予め算出されていれば、パッシブバルブのバルブ幅ｄｓを決定することにより、パッシブバルブの圧力障壁ΔＰを所望の値に設定することができる。なお、パッシブバルブは液体と気体の界面、すなわち液体の先頭を停止するもので、完全に液体に濡れた後、すなわち液体の先頭が通過した後に停止力は発生しない。   For example, when the liquid type is pure water, the microchannel material is polydimethylsiloxane (PDMS), and the microchannel width d is 300 μm, the valve width (width of the constriction) ds of the passive valve and the pressure barrier ΔP of the passive valve The relationship with (kPa) is shown in FIG. In FIG. 6, the curve indicates the calculated value, and “♦” indicates the actually measured value. From the results shown in FIG. 6, the actually measured values and the calculated values are substantially the same, and the valve width ds and the pressure barrier ΔP of the passive valve are in one-to-one correspondence. Therefore, if the correlation between the valve width ds and the passive valve pressure barrier ΔP is calculated in advance, the passive valve pressure barrier ΔP is set to a desired value by determining the valve width ds of the passive valve. be able to. The passive valve stops the interface between the liquid and gas, that is, the top of the liquid, and no stop force is generated after the liquid is completely wetted, that is, after the top of the liquid has passed.

［製造方法］
次に、本実施形態に係るマイクロチャネルチップ１０の製造方法について説明する。本実施形態に係るマイクロチャネルチップの製造方法は、特に限定されないが、例えば、以下の方法で製造することができる。即ち、シリコンウェハ上にレジストを塗布し、マイクロチャネル１７、ウェル１１〜１３及び開口部１４に対応した形状にパターニングしたのち、現像し、露光したシリコンウェハの表面部分をエッチングする。こうしてシリコン表面にマイクロチャネル１７、ウェル１１〜１３及び開口部１４に対応した凸部が形成される。 [Production method]
Next, a method for manufacturing the microchannel chip 10 according to the present embodiment will be described. Although the manufacturing method of the microchannel chip according to the present embodiment is not particularly limited, for example, it can be manufactured by the following method. That is, a resist is applied on the silicon wafer, patterned into a shape corresponding to the microchannel 17, wells 11 to 13, and the opening 14, and then developed and etched to expose the exposed surface portion of the silicon wafer. In this way, convex portions corresponding to the microchannel 17, the wells 11 to 13, and the opening 14 are formed on the silicon surface.

次に、当該レジストを除去し、そこに未硬化のポリジメチルシロキサン（以下「ＰＤＭＳ−１」という。）を塗布する。そして、当該ＰＤＭＳ−１を硬化（１３０℃、３０分）させ、ＰＤＭＳ−１を剥離することにより、ウェルやチャネルの形状を有するＰＤＭＳ−１硬化物が得られる。また、ＰＤＭＳ−１硬化物は、その後、使用しやすいように更に加工することも可能である。   Next, the resist is removed, and uncured polydimethylsiloxane (hereinafter referred to as “PDMS-1”) is applied thereto. And the said PDMS-1 is hardened (130 degreeC, 30 minutes), and PDMS-1 hardened | cured material which has the shape of a well or a channel is obtained by peeling PDMS-1. In addition, the PDMS-1 cured product can be further processed so as to be easy to use thereafter.

次に、ガラスウェハ上に別の未硬化のポリジメチルシロキサン（以下「ＰＤＭＳ−２」という。）を塗布し、仮硬化（５０℃、１０分）させる。そして、その上に、上記ＰＤＭＳ−１硬化物を貼り合わせ、最後にＰＤＭＳ−２を硬化（１３０℃、３０分）させる。こうして、本実施形態に係るマイクロチャネルチップ１０が得られる。   Next, another uncured polydimethylsiloxane (hereinafter referred to as “PDMS-2”) is applied onto the glass wafer and temporarily cured (50 ° C., 10 minutes). And the said PDMS-1 hardened | cured material is bonded together on it, and PDMS-2 is hardened finally (130 degreeC, 30 minutes). Thus, the microchannel chip 10 according to the present embodiment is obtained.

［第２実施形態］
次に、本発明のマイクロチャネルチップの第２実施形態について図７を参照して説明する。図７は、本発明のマイクロチャネルチップの第２実施形態を示す平面図である。図７に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ２０は、各ウェル１１〜１３の配置、各チャネル部１１ａ〜１３ａの配置及び形状が異なること以外は、第１実施形態のマイクロチャネルチップ１０と同様の構成を有する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the microchannel chip of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the microchannel chip of the present invention. As shown in FIG. 7, the microchannel chip 20 of the present embodiment is different from the arrangement of the wells 11 to 13 and the arrangement and shape of the channel portions 11a to 13a in the microchannel chip 10 of the first embodiment. It has the same configuration as.

具体的には、第１チャネル部１１ａは、合流部１５と合流部１６との間で蛇行しており、開口部１４と合流部１６との間でも蛇行している点で第１実施形態の第１チャネル部１１ａと相違する。   Specifically, the first channel portion 11a meanders between the joining portion 15 and the joining portion 16, and the first channel portion 11a also meanders between the opening portion 14 and the joining portion 16 in the first embodiment. It is different from the first channel portion 11a.

また第２チャネル部１２ａ及び第３チャネル部１３ａは途中で折れ曲がっている点で第１実施形態と相違する。   Further, the second channel portion 12a and the third channel portion 13a are different from the first embodiment in that they are bent halfway.

［第３実施形態］
次に、本発明のマイクロチャネルチップの第３実施形態について図８を参照して説明する。図８は、本発明のマイクロチャネルチップの第３実施形態を示す概略図である。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the microchannel chip of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic view showing a third embodiment of the microchannel chip of the present invention.

図８に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ３０は、ウェル３１と開口部１４とをプレート（図示せず）中に有しており、ウェル３１及び開口部１４はチャネル部３１ａによって接続されている。また、チャネル部３１ａ上には合流部３５，３６，３７がウェル３１側から順次設けられている。またマイクロチャネル１７は、合流部３５に接続されるチャネル部３２ａと、合流部３６に接続されるチャネル部３３ａ、合流部３７に接続されるチャネル部３４ａとを有している。言い換えると、チャネル部３２ａは、チャネル部３１ａの合流部３５に合流しており、チャネル部３３ａは、チャネル部３１ａの合流部３６に合流しており、チャネル部３４ａは、チャネル部３１ａの合流部３７に合流している。   As shown in FIG. 8, the microchannel chip 30 of this embodiment has a well 31 and an opening 14 in a plate (not shown), and the well 31 and the opening 14 are connected by a channel 31a. Has been. Further, confluence portions 35, 36, and 37 are sequentially provided on the channel portion 31a from the well 31 side. The microchannel 17 has a channel part 32 a connected to the junction part 35, a channel part 33 a connected to the junction part 36, and a channel part 34 a connected to the junction part 37. In other words, the channel part 32a joins the joining part 35 of the channel part 31a, the channel part 33a joins the joining part 36 of the channel part 31a, and the channel part 34a joins the joining part of the channel part 31a. 37.

ウェル３１，３２，３３及び３４には、それぞれ液体が収容されている。またプレート（図示せず）には、ウェル３１〜３４にそれぞれ通じる通気口（図示せず）が形成されている。このため、ウェル３１〜３４内の圧力は、大気圧となっている。また図示しないが、開口部１４は、例えばシリンジポンプにより減圧可能となっている。   The wells 31, 32, 33, and 34 contain liquids, respectively. The plate (not shown) is formed with vent holes (not shown) that communicate with the wells 31 to 34, respectively. For this reason, the pressure in the wells 31 to 34 is atmospheric pressure. Moreover, although not shown in figure, the opening part 14 can be pressure-reduced, for example with a syringe pump.

そして、チャネル部３１ａの合流部３５の上流側には、パッシブバルブ３７ａが設けられており、チャネル部３２ａには、チャネル部３１ａの合流部１５の上流側にパッシブバルブ３７ｂが設けられている。合流部３５，３６間には、合流部３６側にパッシブバルブ３７ｃが設けられており、チャネル部３３ａには、合流部３６側からウェル３３側に向かって順次パッシブバルブ３７ｄ，３７ｅが設けられている。また、合流部３６，３７間には、合流部３７側にパッシブバルブ３７ｆが設けられており、チャネル部３４ａには、合流部３７側からウェル３４側に向かって順次パッシブバルブ３７ｇ，３７ｈ，３７ｉが設けられている。３７ａ〜３７ｉは、チャネル部を経て導入される液体の先頭を停止させるものであり、液体にかかる圧力を高めることで液体の先頭を通過させるものである。   And the passive valve 37a is provided in the upstream of the junction part 35 of the channel part 31a, and the passive valve 37b is provided in the upstream of the junction part 15 of the channel part 31a in the channel part 32a. Between the merging portions 35 and 36, a passive valve 37c is provided on the merging portion 36 side, and in the channel portion 33a, passive valves 37d and 37e are sequentially provided from the merging portion 36 side toward the well 33 side. Yes. Further, a passive valve 37f is provided between the merging portions 36 and 37 on the merging portion 37 side, and the passive valves 37g, 37h, and 37i are sequentially provided on the channel portion 34a from the merging portion 37 side to the well 34 side. Is provided. 37a to 37i are for stopping the head of the liquid introduced through the channel portion, and for allowing the head of the liquid to pass by increasing the pressure applied to the liquid.

ここで、ウェル３１から開口部１４までのチャネル部３１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル３２から開口部１４までのチャネル部３２ａ及びチャネル部３１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル３３から開口部１４までのチャネル部３３ａ及びチャネル部３１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル３４から開口部１４までのチャネル部３４ａ及びチャネル部３１ａ上のパッシブバルブの合計数も３である。つまり、各ウェル３１〜３４から開口部１４までのパッシブバルブの合計数は同一となっている。   Here, the total number of passive valves on the channel portion 31a from the well 31 to the opening portion 14 is 3, and the total number of passive valves on the channel portion 32a and the channel portion 31a from the well 32 to the opening portion 14 is 3. The total number of the channel part 33a from the well 33 to the opening part 14 and the passive valves on the channel part 31a is 3, and the channel part 34a from the well 34 to the opening part 14 and the passive valve on the channel part 31a The total number is also three. That is, the total number of passive valves from the wells 31 to 34 to the opening 14 is the same.

このマイクロチャネルチップ３０によれば、開口部１４の圧力をＰ１、各ウェル３１〜３４の圧力をＰ２、パッシブバルブの圧力障壁をＰ３としたとき、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
０＜（Ｐ２−Ｐ１）＜Ｐ３
を満たすような値とすると、ウェル３１内に収容された液体は、チャネル部３１ａに流入され、ウェル３１の直近のパッシブバルブ３７ａで停止する。このとき、ウェル３２内に収容された液体は、チャネル部３２ａに流入され、ウェル３２の直近のパッシブバルブ３７ｂで停止する。またウェル３３内に収容された液体は、チャネル部３３ａに流入され、ウェル３３の直近のパッシブバルブ３７ｅで停止する。さらにウェル３４内に収容された液体は、チャネル部３４ａに流入され、ウェル３４の直近のパッシブバルブ３７ｉで停止する。 According to the microchannel chip 30, when the pressure of the opening 14 is P1, the pressure of each of the wells 31 to 34 is P2, and the pressure barrier of the passive valve is P3, P1, P2, and P3 are represented by the following formulas:
0 <(P2-P1) <P3
If the value satisfies the above condition, the liquid stored in the well 31 flows into the channel portion 31 a and stops at the passive valve 37 a closest to the well 31. At this time, the liquid stored in the well 32 flows into the channel portion 32 a and stops at the passive valve 37 b immediately adjacent to the well 32. The liquid stored in the well 33 flows into the channel portion 33 a and stops at the passive valve 37 e immediately adjacent to the well 33. Further, the liquid accommodated in the well 34 flows into the channel portion 34 a and stops at the passive valve 37 i closest to the well 34.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ３７ａで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ａを通過して合流部３５に到達する。一方、パッシブバルブ３７ｂで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｂを通過して合流部３５に到達する。この場合には、異なるウェル３１，３２内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ３７ｃで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。なお、このとき、パッシブバルブ３７ｅで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｅを通過してパッシブバルブ３７ｄで停止し、パッシブバルブ３７ｉで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｉを通過してパッシブバルブ３７ｈで停止する。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 37a passes through the passive valve 37a and reaches the merging portion 35. On the other hand, the liquid stopped at the passive valve 37b passes through the passive valve 37b and reaches the junction 35. In this case, the liquids stored in the different wells 31 and 32 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 37c. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. At this time, the liquid stopped at the passive valve 37e passes through the passive valve 37e and stops at the passive valve 37d, and the liquid stopped at the passive valve 37i passes through the passive valve 37i. Stop at 37h.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ３７ｃで停止している液体は、パッシブバルブ３７ｃを通過して合流部３６に到達する。一方、パッシブバルブ３７ｄで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｄを通過して合流部３６に到達する。この場合には、異なるウェル３１，３２内に収容された液体の混合物と、ウェル３３内に収容された液体とがタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ３７ｆで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。なお、このとき、パッシブバルブ３７ｈで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｈを通過してパッシブバルブ３７ｇで停止する。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 37c passes through the passive valve 37c and reaches the junction 36. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 37d passes through the passive valve 37d and reaches the junction 36. In this case, the mixture of liquids stored in the different wells 31 and 32 and the liquid stored in the wells 33 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 37f. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. At this time, the liquid stopped at the passive valve 37h passes through the passive valve 37h and stops at the passive valve 37g.

この状態から更に瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ３７ｆで停止している液体は、パッシブバルブ３７ｆを通過して合流部３７に到達する。一方、パッシブバルブ３７ｇで停止していた液体は、パッシブバルブ３７ｇを通過して合流部３７に到達する。この場合には、ウェル３１〜３３内に収容された液体の混合物と、ウェル３４内に収容された液体とがタイミングよく混合される。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。このため、最終的に、すべてのウェル３１〜３４内に収容された液体の混合物が、開口部１４の直近の合流部３７を経て開口部１４に到達することになる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 37f passes through the passive valve 37f and reaches the junction 37. On the other hand, the liquid stopped at the passive valve 37g passes through the passive valve 37g and reaches the junction 37. In this case, the mixture of liquids stored in the wells 31 to 33 and the liquid stored in the wells 34 are mixed with good timing. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. For this reason, finally, the liquid mixture accommodated in all the wells 31 to 34 reaches the opening 14 via the junction 37 that is closest to the opening 14.

このように本実施形態のマイクロチャネルチップ３０を用いると、マイクロチャネル１７がプレート内に形成されて気泡の噛込みが発生しやすい場合であっても、気泡の噛込みが十分に防止され、ウェル３１〜３４内に収容された液体の混合物を開口部１４において確実に得ることができる。従って、ウェル３１〜３４内に収容される液体が、互いに化学反応又は生物反応するものである場合には、化学反応や生物反応を確実に行うことができる。   As described above, when the microchannel chip 30 according to the present embodiment is used, even when the microchannel 17 is formed in the plate and the bubble is likely to be caught, the bubble is sufficiently prevented from being caught. A mixture of liquids contained in 31 to 34 can be reliably obtained at the opening 14. Therefore, when the liquids accommodated in the wells 31 to 34 are chemical reactions or biological reactions with each other, the chemical reaction or the biological reaction can be reliably performed.

なお、本実施形態に係るマイクロチャネル、ウェル、パッシブバルブ、及び開口部については、第１実施形態において説明したものを利用できる。   In addition, what was demonstrated in 1st Embodiment can be utilized about the microchannel, well, passive valve, and opening part which concern on this embodiment.

［第４実施形態］
次に、本発明のマイクロチャネルチップの第４実施形態について説明する。図９は、本発明のマイクロチャネルチップの第４実施形態を示す概略図である。 [Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the microchannel chip of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic view showing a fourth embodiment of the microchannel chip of the present invention.

図９に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ４０は、ウェル４１と開口部１４とをプレート（図示せず）中に有しており、ウェル４１及び開口部１４はチャネル部４１ａによって接続されている。また、チャネル部４１ａ上には合流部４５，４６がウェル４１側から順次設けられている。また、マイクロチャネル１７は、合流部４５に接続されるチャネル部４２ａと、合流部４６に接続されるチャネル部４３ａとを有している。さらに、チャネル部４３ａ上には合流部４７が設けられており、マイクロチャネル１７は、合流部４７に接続されるチャネル部４４ａも有している。言い換えると、チャネル部４２ａは、チャネル部４１ａの合流部４５に合流しており、チャネル部４３ａは、チャネル部４１ａの合流部４６に合流しており、チャネル部４４ａは、チャネル部４３ａの合流部４７に合流している。   As shown in FIG. 9, the microchannel chip 40 of this embodiment has a well 41 and an opening 14 in a plate (not shown), and the well 41 and the opening 14 are connected by a channel 41a. Has been. Further, confluence portions 45 and 46 are sequentially provided on the channel portion 41a from the well 41 side. The microchannel 17 has a channel part 42 a connected to the joining part 45 and a channel part 43 a connected to the joining part 46. Furthermore, a merge portion 47 is provided on the channel portion 43 a, and the microchannel 17 also has a channel portion 44 a connected to the merge portion 47. In other words, the channel part 42a joins the joining part 45 of the channel part 41a, the channel part 43a joins the joining part 46 of the channel part 41a, and the channel part 44a joins the joining part of the channel part 43a. 47.

ウェル４１〜４４には、それぞれ液体が収容されている。またプレート（図示せず）には、ウェル４１〜４４にそれぞれ通じる通気口（図示せず）が形成されている。このため、ウェル４１〜４４内の圧力は、大気圧となっている。また図示しないが、開口部１４は、例えばシリンジポンプにより減圧可能となっている。   Each of the wells 41 to 44 contains a liquid. The plate (not shown) is formed with vent holes (not shown) that communicate with the wells 41 to 44, respectively. For this reason, the pressure in the wells 41 to 44 is atmospheric pressure. Moreover, although not shown in figure, the opening part 14 can be pressure-reduced, for example with a syringe pump.

そして、チャネル部４１ａの合流部４５の上流側には、パッシブバルブ４７ａが設けられており、チャネル部４２ａには、チャネル部４１ａの合流部４５の上流側にパッシブバルブ４７ｂが設けられている。合流部４５，４６間には、合流部４６側にパッシブバルブ４７ｃが設けられており、チャネル部４３ａには、合流部４６側からウェル４３側に向かって順次パッシブバルブ４７ｄ，４７ｅが設けられており、チャネル部４４ａには、合流部４７の上流側にパッシブバルブ４７ｆが設けられている。４７ａ〜４７ｆは、チャネル部を経て導入される液体の先頭を停止させるものであり、液体にかかる圧力を高めることで液体の先頭を通過させるものである。   And the passive valve 47a is provided in the upstream of the junction part 45 of the channel part 41a, and the passive valve 47b is provided in the upstream of the junction part 45 of the channel part 41a in the channel part 42a. Between the merging portions 45 and 46, a passive valve 47c is provided on the merging portion 46 side, and passive valves 47d and 47e are sequentially provided on the channel portion 43a from the merging portion 46 side to the well 43 side. The channel portion 44 a is provided with a passive valve 47 f on the upstream side of the junction portion 47. 47a to 47f are for stopping the head of the liquid introduced through the channel portion, and for allowing the head of the liquid to pass through by increasing the pressure applied to the liquid.

ここで、ウェル４１から開口部１４までのチャネル部４１ａ上のパッシブバルブの合計数は２であり、ウェル４２から開口部１４までのチャネル部４２ａ及びチャネル部４１ａ上のパッシブバルブの合計数は２であり、ウェル４３から開口部１４までのチャネル部４３ａ及びチャネル部４１ａ上のパッシブバルブの合計数は２であり、ウェル４４から開口部１４までのチャネル部４４ａ及びチャネル部４２ａ及びチャネル部４１ａ上のパッシブバルブの合計数も２である。つまり、各ウェル４１〜４４から開口部１４までのパッシブバルブの合計数は同一となっている。   Here, the total number of passive valves on the channel part 41a from the well 41 to the opening part 14 is 2, and the total number of passive valves on the channel part 42a and the channel part 41a from the well 42 to the opening part 14 is 2. The total number of channel parts 43a from the well 43 to the opening part 14 and the passive valves on the channel part 41a is 2, and the channel part 44a, the channel part 42a and the channel part 41a from the well 44 to the opening part 14 are The total number of passive valves is two. That is, the total number of passive valves from the wells 41 to 44 to the opening 14 is the same.

このマイクロチャネルチップ４０によれば、開口部１４の圧力をＰ１、各ウェル４１〜４４の圧力をＰ２、パッシブバルブの圧力障壁をＰ３としたとき、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
０＜（Ｐ２−Ｐ１）＜Ｐ３
を満たすような値とすると、ウェル４１内に収容された液体は、チャネル部４１ａに流入され、ウェル４１の直近のパッシブバルブ４７ａで停止する。このとき、ウェル４２内に収容された液体は、チャネル部４２ａに流入され、ウェル４２の直近のパッシブバルブ４７ｂで停止する。またウェル４３内に収容された液体は、チャネル部４３ａに流入され、ウェル４３の直近のパッシブバルブ４７ｅで停止する。さらにウェル４４内に収容された液体は、チャネル部４４ａに流入され、ウェル４４の直近のパッシブバルブ４７ｆで停止する。 According to the microchannel chip 40, when the pressure of the opening 14 is P1, the pressure of each of the wells 41 to 44 is P2, and the pressure barrier of the passive valve is P3, P1, P2, and P3 are represented by the following formulas:
0 <(P2-P1) <P3
If the value satisfies the condition, the liquid stored in the well 41 flows into the channel portion 41 a and stops at the passive valve 47 a closest to the well 41. At this time, the liquid accommodated in the well 42 flows into the channel portion 42 a and stops at the passive valve 47 b immediately adjacent to the well 42. The liquid stored in the well 43 flows into the channel portion 43 a and stops at the passive valve 47 e immediately adjacent to the well 43. Further, the liquid stored in the well 44 flows into the channel portion 44 a and stops at the passive valve 47 f immediately adjacent to the well 44.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ４７ａで停止していた液体は、パッシブバルブ４７ａを通過して合流部４５に到達する。一方、パッシブバルブ４７ｂで停止していた液体は、パッシブバルブ４７ｂを通過して合流部４５に到達する。この場合には、異なるウェル４１，４２内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ４７ｃで停止する。また、パッシブバルブ４７ｅで停止していた液体は、パッシブバルブ４７ｅを通過して合流部４７に到達する。一方、パッシブバルブ４７ｆで停止していた液体は、パッシブバルブ４７ｆを通過して合流部４７に到達する。この場合には、異なるウェル４３，４４内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ４７ｄで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 47a passes through the passive valve 47a and reaches the junction 45. On the other hand, the liquid stopped at the passive valve 47b passes through the passive valve 47b and reaches the junction 45. In this case, the liquids stored in the different wells 41 and 42 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 47c. Further, the liquid stopped by the passive valve 47e passes through the passive valve 47e and reaches the junction 47. On the other hand, the liquid that has been stopped by the passive valve 47f passes through the passive valve 47f and reaches the junction 47. In this case, the liquids stored in the different wells 43 and 44 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 47d. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ４７ｃで停止している液体は、パッシブバルブ４７ｃを通過して合流部４６に到達する。一方、パッシブバルブ４７ｄで停止していた液体は、パッシブバルブ４７ｄを通過して合流部４６に到達する。この場合には、異なるウェル４１，４２内に収容された液体の混合物と、ウェル４３，４４内に収容された液体の混合物とがタイミングよく混合される。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。このため、最終的に、すべてのウェル４１〜４４内に収容された液体の混合物が、開口部１４の直近の合流部４６を経て開口部１４に到達することになる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped at the passive valve 47c passes through the passive valve 47c and reaches the junction 46. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 47d passes through the passive valve 47d and reaches the junction 46. In this case, the liquid mixture accommodated in the different wells 41 and 42 and the liquid mixture accommodated in the wells 43 and 44 are mixed with good timing. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. For this reason, finally, the liquid mixture accommodated in all the wells 41 to 44 reaches the opening 14 via the confluence 46 immediately adjacent to the opening 14.

このように本実施形態のマイクロチャネルチップ４０を用いると、マイクロチャネル１７がプレート内に形成されて気泡の噛込みが発生しやすい場合であっても、気泡の噛込みが十分に防止され、ウェル４１〜４４内に収容された液体の混合物を開口部１４において確実に得ることができる。従って、ウェル４１〜４４内に収容される液体が、互いに化学反応又は生物反応するものである場合には、化学反応や生物反応を確実に行うことができる。   As described above, when the microchannel chip 40 according to the present embodiment is used, even when the microchannel 17 is formed in the plate and air bubbles are easily generated, the air bubbles are sufficiently prevented from being entrained. The mixture of liquids contained in 41 to 44 can be reliably obtained at the opening 14. Therefore, when the liquids accommodated in the wells 41 to 44 are those that chemically or biologically react with each other, the chemical reaction or the biological reaction can be reliably performed.

なお、本実施形態に係るマイクロチャネル、ウェル、パッシブバルブ、及び開口部については、第１実施形態において説明したものを利用できる。   In addition, what was demonstrated in 1st Embodiment can be utilized about the microchannel, well, passive valve, and opening part which concern on this embodiment.

［第５実施形態］
次に、本発明のマイクロチャネルチップの第５実施形態について説明する。図１０は、本発明のマイクロチャネルチップの第５実施形態を示す概略図である。 [Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the microchannel chip of the present invention will be described. FIG. 10 is a schematic view showing a fifth embodiment of the microchannel chip of the present invention.

図１０に示すように、本実施形態のマイクロチャネルチップ５０は、ウェル５１，６１と開口部１４とをプレート（図示せず）中に有しており、ウェル５１及び開口部１４はチャネル部５１ａによって接続されており、ウェル６１及び開口部１４はチャネル部６１ａによって接続されている。また、チャネル部５１ａ上には合流部５５，５６，５７がウェル５１側から順次設けられており、チャネル部６１ａ上には合流部６５，６６がウェル６１側から順次設けられている。またマイクロチャネル１７は、合流部５７に接続されるチャネル部５１ａとチャネル部６１ａとを有しており、さらに合流部５５に接続されるチャネル部５２ａと、合流部５６に接続されるチャネル部５３ａと、合流部６５に接続されるチャネル部６２ａと、合流部６６に接続されるチャネル部６３ａとを有している。言い換えると、チャネル部６１ａは、チャネル部５１ａの合流部５７に合流しており、チャネル部５２ａは、チャネル部５１ａの合流部５５に合流しており、チャネル部５３ａは、チャネル部５１ａの合流部５６に合流しており、チャネル部６２ａは、チャネル部６１ａの合流部６５に合流しており、チャネル部６３ａは、チャネル部６１ａの合流部６６に合流している。   As shown in FIG. 10, the microchannel chip 50 of the present embodiment has wells 51 and 61 and an opening 14 in a plate (not shown), and the well 51 and the opening 14 are channel parts 51a. The well 61 and the opening 14 are connected by a channel portion 61a. Further, confluence portions 55, 56, and 57 are sequentially provided from the well 51 side on the channel portion 51a, and confluence portions 65 and 66 are sequentially provided from the well 61 side on the channel portion 61a. The microchannel 17 has a channel part 51 a and a channel part 61 a connected to the junction part 57, a channel part 52 a connected to the junction part 55, and a channel part 53 a connected to the junction part 56. And a channel part 62 a connected to the junction 65 and a channel part 63 a connected to the junction 66. In other words, the channel part 61a joins the joining part 57 of the channel part 51a, the channel part 52a joins the joining part 55 of the channel part 51a, and the channel part 53a joins the joining part of the channel part 51a. 56, the channel portion 62a merges with the merge portion 65 of the channel portion 61a, and the channel portion 63a merges with the merge portion 66 of the channel portion 61a.

ウェル５１，５２，５３，６１，６２及び６３には、それぞれ液体が収容されている。またプレート（図示せず）には、ウェル５１〜５３，６１〜６３にそれぞれ通じる通気口（図示せず）が形成されている。このため、ウェル５１〜５３，６１〜６３内の圧力は、大気圧となっている。また図示しないが、開口部１４は、例えばシリンジポンプにより減圧可能となっている。   The wells 51, 52, 53, 61, 62 and 63 contain liquids, respectively. The plate (not shown) is formed with vent holes (not shown) that communicate with the wells 51 to 53 and 61 to 63, respectively. For this reason, the pressure in the wells 51-53 and 61-63 is atmospheric pressure. Moreover, although not shown in figure, the opening part 14 can be pressure-reduced, for example with a syringe pump.

そして、チャネル部５１ａの合流部５５の上流側には、パッシブバルブ５７ａが設けられており、チャネル部５２ａには、チャネル部５１ａの合流部５５の上流側にパッシブバルブ５７ｂが設けられている。合流部５５，５６間には、合流部５６側にパッシブバルブ５７ｃが設けられており、チャネル部５３ａには、合流部５６側からウェル５３側に向かって順次パッシブバルブ５７ｄ，５７ｅが設けられている。合流部５６，５７間には、合流部５７側にパッシブバルブ５７ｆが設けられている。また、チャネル部６１ａの合流部６５の上流側には、パッシブバルブ６７ａが設けられており、チャネル部６２ａには、チャネル部６１ａの合流部６５の上流側にパッシブバルブ６７ｂが設けられている。合流部６５，６６間には、合流部６６側にパッシブバルブ６７ｃが設けられており、チャネル部６３ａには、合流部６６側からウェル６３側に向かって順次パッシブバルブ６７ｄ，６７ｅが設けられている。合流部６６，６７間には、合流部６７側にパッシブバルブ６７ｆが設けられている。５７ａ〜５７ｆ，６７ａ〜６７ｆは、チャネル部を経て導入される液体の先頭を停止させるものであり、液体にかかる圧力を高めることで液体の先頭を通過させるものである。   And the passive valve 57a is provided in the upstream of the junction part 55 of the channel part 51a, and the passive valve 57b is provided in the upstream of the junction part 55 of the channel part 51a in the channel part 52a. Between the merging portions 55 and 56, a passive valve 57c is provided on the merging portion 56 side, and passive valves 57d and 57e are sequentially provided on the channel portion 53a from the merging portion 56 side to the well 53 side. Yes. Between the merging portions 56 and 57, a passive valve 57f is provided on the merging portion 57 side. A passive valve 67a is provided on the upstream side of the merging portion 65 of the channel portion 61a, and a passive valve 67b is provided on the upstream side of the merging portion 65 of the channel portion 61a. Between the merging portions 65 and 66, a passive valve 67c is provided on the merging portion 66 side, and passive valves 67d and 67e are sequentially provided on the channel portion 63a from the merging portion 66 side to the well 63 side. Yes. Between the merging portions 66 and 67, a passive valve 67f is provided on the merging portion 67 side. 57a to 57f and 67a to 67f stop the head of the liquid introduced through the channel portion, and pass the head of the liquid by increasing the pressure applied to the liquid.

ここで、ウェル５１から開口部１４までのチャネル部５１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル５２から開口部１４までのチャネル部５２ａ及びチャネル部５１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル５３から開口部１４までのチャネル部５３ａ及びチャネル部５１ａ上のパッシブバルブの合計数は３である。また、ウェル６１から開口部１４までのチャネル部６１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル６２から開口部１４までのチャネル部６２ａ及びチャネル部６１ａ上のパッシブバルブの合計数は３であり、ウェル６３から開口部１４までのチャネル部６３ａ及びチャネル部６１ａ上のパッシブバルブの合計数は３である。つまり、各ウェル５１〜５３，６１〜６３から開口部１４までのパッシブバルブの合計数は同一となっている。   Here, the total number of passive valves on the channel part 51a from the well 51 to the opening part 14 is 3, and the total number of passive valves on the channel part 52a and the channel part 51a from the well 52 to the opening part 14 is 3. The total number of channel parts 53a from the well 53 to the opening 14 and the passive valves on the channel part 51a is three. Further, the total number of passive valves on the channel part 61a from the well 61 to the opening part 14 is 3, and the total number of channel parts 62a from the well 62 to the opening part 14 and the passive valve on the channel part 61a is 3. The total number of the passive valves on the channel part 63a and the channel part 61a from the well 63 to the opening part 14 is three. That is, the total number of passive valves from the wells 51 to 53, 61 to 63 to the opening 14 is the same.

このマイクロチャネルチップ５０によれば、開口部１４の圧力をＰ１、各ウェル５１〜５３、６１〜６３の圧力をＰ２、パッシブバルブの圧力障壁をＰ３としたとき、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
０＜（Ｐ２−Ｐ１）＜Ｐ３
を満たすような値とすると、ウェル５１内に収容された液体は、チャネル部５１ａに流入され、ウェル５１の直近のパッシブバルブ５７ａで停止する。このとき、ウェル５２内に収容された液体は、チャネル部５２ａに流入され、ウェル５２の直近のパッシブバルブ５７ｂで停止する。ウェル５３内に収容された液体は、チャネル部５３ａに流入され、ウェル５３の直近のパッシブバルブ５７ｅで停止する。また、ウェル６１内に収容された液体は、チャネル部６１ａに流入され、ウェル６１の直近のパッシブバルブ６７ａで停止する。ウェル６２内に収容された液体は、チャネル部６２ａに流入され、ウェル６２の直近のパッシブバルブ６７ｂで停止する。ウェル６３内に収容された液体は、チャネル部６３ａに流入され、ウェル６３の直近のパッシブバルブ６７ｅで停止する。 According to the microchannel chip 50, when the pressure of the opening 14 is P1, the pressures of the wells 51 to 53 and 61 to 63 are P2, and the pressure barrier of the passive valve is P3, P1, P2 and P3 are expressed by the following formulas :
0 <(P2-P1) <P3
If the value satisfies the condition, the liquid stored in the well 51 flows into the channel portion 51 a and stops at the passive valve 57 a closest to the well 51. At this time, the liquid accommodated in the well 52 flows into the channel portion 52 a and stops at the passive valve 57 b immediately adjacent to the well 52. The liquid stored in the well 53 flows into the channel portion 53 a and stops at the passive valve 57 e immediately adjacent to the well 53. Further, the liquid stored in the well 61 flows into the channel portion 61 a and stops at the passive valve 67 a closest to the well 61. The liquid accommodated in the well 62 flows into the channel portion 62 a and stops at the passive valve 67 b immediately adjacent to the well 62. The liquid accommodated in the well 63 flows into the channel portion 63a and stops at the passive valve 67e closest to the well 63.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ５７ａで停止していた液体は、パッシブバルブ５７ａを通過して合流部５５に到達する。一方、パッシブバルブ５７ｂで停止していた液体は、パッシブバルブ５７ｂを通過して合流部５５に到達する。この場合には、異なるウェル５１，５２内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ５７ｃで停止する。また、パッシブバルブ６７ａで停止していた液体は、パッシブバルブ６７ａを通過して合流部６５に到達する。一方、パッシブバルブ６７ｂで停止していた液体は、パッシブバルブ６７ｂを通過して合流部６５に到達する。この場合には、異なるウェル６１，６２内に収容された液体同士がタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ６７ｃで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。なお、このとき、パッシブバルブ５７ｅで停止していた液体は、パッシブバルブ５７ｅを通過してパッシブバルブ５７ｄで停止し、パッシブバルブ６７ｅで停止していた液体は、パッシブバルブ６７ｅを通過してパッシブバルブ６７ｄで停止する。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 57a passes through the passive valve 57a and reaches the junction 55. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 57b passes through the passive valve 57b and reaches the junction 55. In this case, the liquids stored in the different wells 51 and 52 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 57c. Further, the liquid stopped at the passive valve 67a passes through the passive valve 67a and reaches the junction 65. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 67b passes through the passive valve 67b and reaches the junction 65. In this case, the liquids stored in the different wells 61 and 62 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 67c. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. At this time, the liquid stopped at the passive valve 57e passes through the passive valve 57e and stops at the passive valve 57d, and the liquid stopped at the passive valve 67e passes through the passive valve 67e. Stop at 67d.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ５７ｃで停止している液体は、パッシブバルブ５７ｃを通過して合流部５６に到達する。一方、パッシブバルブ５７ｄで停止していた液体は、パッシブバルブ５７ｄを通過して合流部５６に到達する。この場合には、異なるウェル５１，５２内に収容された液体の混合物と、ウェル５３内に収容された液体とがタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ５７ｆで停止する。また、パッシブバルブ６７ｃで停止している液体は、パッシブバルブ６７ｃを通過して合流部６６に到達する。一方、パッシブバルブ６７ｄで停止していた液体は、パッシブバルブ６７ｄを通過して合流部６６に到達する。この場合には、異なるウェル６１，６２内に収容された液体の混合物と、ウェル６３内に収容された液体とがタイミングよく混合され、混合液は、パッシブバルブ６７ｆで停止する。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped at the passive valve 57c passes through the passive valve 57c and reaches the junction 56. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 57d passes through the passive valve 57d and reaches the junction 56. In this case, the mixture of liquids stored in the different wells 51 and 52 and the liquid stored in the wells 53 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 57f. Further, the liquid stopped at the passive valve 67c passes through the passive valve 67c and reaches the junction 66. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 67d passes through the passive valve 67d and reaches the junction 66. In this case, the liquid mixture accommodated in the different wells 61 and 62 and the liquid accommodated in the well 63 are mixed with good timing, and the mixed liquid is stopped by the passive valve 67f. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed.

この状態から瞬間的にＰ１、Ｐ２及びＰ３が下記式：
Ｐ３＜（Ｐ２−Ｐ１）
を満たすような値とすると、パッシブバルブ５７ｆで停止している液体は、パッシブバルブ５７ｆを通過して合流部５７に到達する。一方、パッシブバルブ６７ｆで停止していた液体は、パッシブバルブ６７ｆを通過して合流部５７に到達する。この場合には、ウェル５１〜５３内に収容された液体の混合物と、ウェル６１〜６３内に収容された液体とがタイミングよく混合される。つまり、液体の混合時における気泡の噛込みを十分に防止することができる。このため、最終的に、すべてのウェル５１〜５３，６１〜６３内に収容された液体の混合物が、開口部１４の直近の合流部５７を経て開口部１４に到達することになる。 From this state, P1, P2 and P3 are instantaneously expressed by the following formula:
P3 <(P2-P1)
If the value satisfies the condition, the liquid stopped by the passive valve 57f passes through the passive valve 57f and reaches the junction 57. On the other hand, the liquid stopped by the passive valve 67f passes through the passive valve 67f and reaches the junction 57. In this case, the mixture of liquids stored in the wells 51 to 53 and the liquid stored in the wells 61 to 63 are mixed with good timing. That is, it is possible to sufficiently prevent the bubbles from being caught when the liquid is mixed. For this reason, finally, the liquid mixture accommodated in all the wells 51 to 53 and 61 to 63 reaches the opening 14 via the junction 57 that is closest to the opening 14.

このように本実施形態のマイクロチャネルチップ５０を用いると、マイクロチャネル１７がプレート内に形成されて気泡の噛込みが発生しやすい場合であっても、気泡の噛込みが十分に防止され、ウェル５１〜５３，６１〜６３内に収容された液体の混合物を開口部１４において確実に得ることができる。従って、ウェル５１〜５３，６１〜６３内に収容される液体が、互いに化学反応又は生物反応するものである場合には、化学反応や生物反応を確実に行うことができる。   As described above, when the microchannel chip 50 according to the present embodiment is used, even when the microchannel 17 is formed in the plate and air bubbles are easily generated, the air bubbles are sufficiently prevented from being entrained. The liquid mixture accommodated in 51 to 53 and 61 to 63 can be reliably obtained at the opening 14. Therefore, when the liquids accommodated in the wells 51 to 53 and 61 to 63 are those that undergo chemical reaction or biological reaction with each other, the chemical reaction or biological reaction can be reliably performed.

なお、本実施形態に係るマイクロチャネル、ウェル、パッシブバルブ、及び開口部については、第１実施形態において説明したものを利用できる。   In addition, what was demonstrated in 1st Embodiment can be utilized about the microchannel, well, passive valve, and opening part which concern on this embodiment.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、図４に示すマイクロチャネルの断面形状は矩形であるが、特に限定されず、円形であってもよく、台形、楕円形等の形状であってもよい。   For example, the cross-sectional shape of the microchannel shown in FIG. 4 is rectangular, but is not particularly limited, and may be circular, trapezoidal, elliptical, or the like.

また、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すパッシブバルブは、マイクロチャネルの内壁部に断面が矩形状の凸部を有しているが、この凸部の断面形状は特に限定されず、三角状であってもよく、台形状であってもよい。   In addition, the passive valve shown in FIGS. 5A and 5B has a convex portion having a rectangular cross section on the inner wall portion of the microchannel, but the sectional shape of the convex portion is not particularly limited, It may be triangular or trapezoidal.

また、本発明において用いる液体は流動性があれば特に限定されず用いることができる。なお、常温において流動性がない液体であっても、加熱時に流動性があれば、本発明のマイクロチャネルチップを加熱することにより用いることができる。   The liquid used in the present invention is not particularly limited as long as it has fluidity, and can be used. Note that even a liquid that does not have fluidity at room temperature can be used by heating the microchannel chip of the present invention if it has fluidity when heated.

また、本実施形態においては、液体がパッシブバルブを通過するために、開口部を各ウェルよりも減圧しているが、開口部を大気圧とし、各ウェルに設けられた通気口から加圧することによっても、液体がパッシブバルブを通過することができる。   Moreover, in this embodiment, since the liquid passes through the passive valve, the opening is depressurized more than each well, but the opening is set to atmospheric pressure and pressurized from the vent provided in each well. Also allows liquid to pass through the passive valve.

上述した開口部１４若しくは上述した通気口は、上述したカバー部材に設けることも可能である。この場合、本実施形態に係るマイクロチャネルチップの基材をカバー部材で覆うだけで用いることが可能となる。   The opening 14 described above or the vent described above can be provided in the cover member described above. In this case, the microchannel chip substrate according to the present embodiment can be used simply by covering it with a cover member.

また、開口部を各ウェルよりも減圧する場合、当該開口部から減圧する圧力制御手段としては、特に限定されないが、例えば、ポンプを使うことができる。このポンプとしては、ダイアフラムポンプ、シリンジポンプ等を用いることができる。これらは、開口部に接続して用いられる。この中でもダイアフラムポンプを用いることが好ましい。ダイアフラムポンプを用いると、圧力制御を簡便に行うことができ、さらにコスト、サイズの面で有用である。   Further, in the case where the opening is depressurized from each well, the pressure control means for depressurizing from the opening is not particularly limited. For example, a pump can be used. A diaphragm pump, a syringe pump, etc. can be used as this pump. These are used by being connected to the opening. Among these, it is preferable to use a diaphragm pump. When a diaphragm pump is used, pressure control can be easily performed, and it is useful in terms of cost and size.

なお、上記圧力制御手段は開口部を減圧するのみならず、開口部を大気圧とし、各ウェルに設けられた通気口から加圧することも可能である。この場合、シリンジポンプを用いることが好ましい。また、マイクロチャネル中で混合を行う場合、気泡の噛み込みが生じることをより防止することができる。   Note that the pressure control means can not only depressurize the opening but also make the opening atmospheric and pressurize from the vent provided in each well. In this case, it is preferable to use a syringe pump. In addition, when mixing is performed in the microchannel, it is possible to further prevent the bubbles from being caught.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

図７に示すマイクロチャネルチップを用いて細菌の検出試験を行った。ウェル１１には、下記に示す検体溶液を、ウェル１２には溶菌溶液を、ウェル１３には発光溶液を収容し、合流部１６から開口部１４までの蛇行したチャネル部１１ａの上下面に、反射板と光検出装置を配置した。   A bacteria detection test was performed using the microchannel chip shown in FIG. The well 11 contains the sample solution shown below, the well 12 contains the lysis solution, the well 13 contains the luminescent solution, and is reflected on the upper and lower surfaces of the meandering channel portion 11a from the junction 16 to the opening 14. A plate and a light detection device were arranged.

（検体液）
１０６ｃｅｌｌｓ／ｍｌ（E.coli JM109、ＰＢＳ ｂｕｆｆｅｒ）
（溶菌溶液）
１０ｍｇ／ｍＬ（Lysozyme(fromChicken Egg White)：シグマ社製）、０．８ｗｔ％（TritonX-100：シグマ社製）、４ｗｔ％（Sucroce、１０ｍＭ ＥＤＴＡ、５０ｍＭ Ｔｒｉｓ−ＨＣｌ（ｐＨ８．０））
（発光溶液）
１ｍｇ／ｍｌ（ルシフェラーゼ：和光純薬社製）、２．５ｍＭ（Ｄ（−）−ルシフェリン：和光純薬社製） (Sample liquid)
10 6 cells / ml (E. coli JM109, PBS buffer)
(Bacterial solution)
10 mg / mL (Lysozyme (fromChicken Egg White): Sigma), 0.8 wt% (TritonX-100: Sigma), 4 wt% (Sucroce, 10 mM EDTA, 50 mM Tris-HCl (pH 8.0))
(Luminescent solution)
1 mg / ml (Luciferase: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), 2.5 mM (D (-)-Luciferin: Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)

上記各液体を各ウェル１１〜１３それぞれに接続されたチャネル部１１ａ、１２ａ及び１３ａに流通させ、検体溶液をパッシブバルブ１７ａに、溶菌溶液をパッシブバルブ１７ｂに、発光溶液をパッシブバルブ１７ｅに停止させた。   The liquids are circulated through the channel portions 11a, 12a and 13a connected to the wells 11 to 13, respectively, and the specimen solution is stopped at the passive valve 17a, the lysis solution is stopped at the passive valve 17b, and the luminescent solution is stopped at the passive valve 17e. It was.

そして、開口部１４に接続したダイアフラムポンプで、減圧することにより、各液体が各パッシブバルブを通過し、検体溶液と溶菌溶液とを混合させた。この混合により細菌内ＡＴＰが抽出され、細菌内ＡＴＰを含む混合液はさらに蛇行したチャネル部１１ａを流通し、パッシブバルブ１７ｃに停止した。一方、パッシブバルブ１７ｅを通過した発光溶液は、チャネル部１３ａを流通し、パッシブバルブ１７ｄにて停止した。   Then, by reducing the pressure with a diaphragm pump connected to the opening 14, each liquid passed through each passive valve, and the specimen solution and the lysis solution were mixed. By this mixing, the bacterial ATP was extracted, and the mixed solution containing the bacterial ATP circulated through the meandering channel portion 11a and stopped at the passive valve 17c. On the other hand, the luminescent solution that passed through the passive bulb 17e circulated through the channel portion 13a and stopped at the passive bulb 17d.

そして再び、開口部１４に接続したダイアフラムポンプで、減圧することにより、各液体が各パッシブバルブを通過し、細菌内ＡＴＰを含む混合液と発光溶液とを混合させた。この混合により、発光溶液に含まれるルシフェラーゼが細菌内ＡＴＰと反応し、合流部１６から開口部１４までの蛇行したチャネル部１１ａを流通する過程において発光した。   And again, each liquid passed each passive valve | bulb by depressurizing with the diaphragm pump connected to the opening part 14, and the liquid mixture and the luminescent solution containing ATP in bacteria were mixed. By this mixing, the luciferase contained in the luminescent solution reacted with the bacterial ATP, and emitted light in the process of flowing through the meandering channel portion 11a from the junction 16 to the opening 14.

この発光による発光量を上記反射板で増加させ、更に上記検出装置にて光を検出することができた。   The amount of light emitted by this light emission was increased by the reflector, and the light could be detected by the detector.

以上より、通常、微量の発光量である細菌の生物発光反応において、的確に光を検出し、細菌を十分に検出することができたことから、本発明のマイクロチャネルチップによれば、検体液と、溶菌溶液と、発光溶液とが確実に混合していることがわかった。   As described above, in the microluminescence chip of the present invention, it was possible to detect light accurately and sufficiently detect bacteria in the bioluminescence reaction of bacteria, which is usually a small amount of luminescence. It was found that the lysis solution and the luminescent solution were reliably mixed.

したがって、本発明のマイクロチャネルチップは、複数のウェルに収容された液体同士を確実に混合させることができることが確認された。   Therefore, it was confirmed that the microchannel chip of the present invention can reliably mix liquids contained in a plurality of wells.

図１は、本発明のマイクロチャネルチップの第１実施形態を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a first embodiment of a microchannel chip of the present invention. 図２は、マイクロチャネル１０における流路抵抗を説明するための平面図である。FIG. 2 is a plan view for explaining the flow resistance in the microchannel 10. 図３は、チャネル部を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a channel portion. 図４は、プレートの厚さ方向に沿った第１実施形態で用いられるチャネルの部分断面図である。FIG. 4 is a partial cross-sectional view of the channel used in the first embodiment along the thickness direction of the plate. 図５は、プレートの厚さ方向に沿った第１実施形態で用いられるパッシブバルブの部分断面図である。FIG. 5 is a partial cross-sectional view of the passive valve used in the first embodiment along the thickness direction of the plate. 図６は、パッシブバルブのバルブ幅とパッシブバルブ圧力障壁との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the valve width of the passive valve and the passive valve pressure barrier. 図７は、本発明のマイクロチャネルチップの第２実施形態を示す平面図である。FIG. 7 is a plan view showing a second embodiment of the microchannel chip of the present invention. 図８は、本発明のマイクロチャネルチップの第３実施形態を示す概略図である。FIG. 8 is a schematic view showing a third embodiment of the microchannel chip of the present invention. 図９は、本発明のマイクロチャネルチップの第４実施形態を示す概略図である。FIG. 9 is a schematic view showing a fourth embodiment of the microchannel chip of the present invention. 図１０は、本発明のマイクロチャネルチップの第５実施形態を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing a fifth embodiment of the microchannel chip of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０，２０…マイクロチャネルチップ、１０ａ，２０ａ…プレート、１１〜１３，３１〜３４，４１〜４４，５１〜５３，６１〜６３…ウェル、１１ａ〜１３ａ，３１ａ〜３４ａ，４１ａ〜４４ａ，５１ａ〜５３ａ，６１ａ〜６３ａ，２１ａ，２１ｂ,２１ｃ…チャネル部、１４…開口部、１５，１６，３５〜３７，４５〜４７，５５〜５７，６５，６６…合流部、１７…マイクロチャネル、１７ａ〜１７ｅ，３７ａ〜３７ｉ，４７ａ〜４７ｆ，５７ａ〜５７ｆ，６７ａ〜６７ｆ…パッシブバルブ、２３ａ，２３ｂ，２４ａ〜２４ｃ,２５ａ,２６…基材、ｄ…チャネル幅。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,20 ... Microchannel chip, 10a, 20a ... Plate, 11-13, 31-34, 41-44, 51-53, 61-63 ... Well, 11a-13a, 31a-34a, 41a-44a, 51a- 53a, 61a-63a, 21a, 21b, 21c ... channel portion, 14 ... opening, 15, 16, 35-37, 45-47, 55-57, 65, 66 ... confluence portion, 17 ... microchannel, 17a- 17e, 37a-37i, 47a-47f, 57a-57f, 67a-67f ... passive valve, 23a, 23b, 24a-24c, 25a, 26 ... base material, d ... channel width.

Claims (1)

プレートを有し、
前記プレート内部には、液体を収容する３つ以上のウェルと、開口部と、前記３つ以上のウェル及び前記開口部を接続するマイクロチャネルとが形成され、
前記マイクロチャネルが複数の合流部を有し、
前記複数の合流部間及び各合流部と各ウェルとの間には前記液体を停止させるパッシブバルブが少なくとも１つ設けられており、かつ
前記開口部から各ウェルまでに設けられた前記パッシブバルブの合計数がそれぞれ同一となっている、マイクロチャネルチップ。 Has a plate,
Inside the plate, three or more wells that store liquid, an opening, and a microchannel that connects the three or more wells and the opening, are formed,
The microchannel has a plurality of junctions;
At least one passive valve for stopping the liquid is provided between the plurality of junctions and between each junction and each well, and the passive valve provided from the opening to each well is provided. Microchannel chips with the same total number.
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