JP6772482B2

JP6772482B2 - Microchip

Info

Publication number: JP6772482B2
Application number: JP2016035862A
Authority: JP
Inventors: 麻生川　稔; 稔麻生川; 喜典三品; 靖夫飯村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2020-10-21
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: JP2017151035A

Description

本発明は、マイクロチップに関する。特に、本発明は、検査用マイクロチップに関する。 The present invention relates to a microchip. In particular, the present invention relates to an inspection microchip.

近年、ＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）検査などの化学的／生化学的なアプローチによる解析を、マイクロチップ上で自動的に行う技術が開発されている。例えば、特許文献１には、サンプルの反応及び分析を行うためのマイクロチップと、マイクロチップ上の流路制御機構とが開示されている。 In recent years, a technique has been developed for automatically performing analysis by a chemical / biochemical approach such as a DNA (deoxyribonucleic acid) test on a microchip. For example, Patent Document 1 discloses a microchip for reacting and analyzing a sample, and a flow path control mechanism on the microchip.

国際公開第２００９／１１９６９８号International Publication No. 2009/119698

以下の分析は、本発明の観点からなされたものである。なお、上記先行技術文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。 The following analysis was made from the point of view of the present invention. The disclosure of the above prior art documents shall be incorporated into this document by citation.

特許文献１において開示されるマイクロチップでは、サンプルの抽出、精製及び反応の際に生じた廃液は、マイクロチップ上に設けられた廃棄穴から外部に排出される。このような構成では、使用者が外部に排出された廃液に触れる可能性があり、二次汚染や二次感染の危険性があるサンプルを用いた解析には不向きであるという問題点があった。 In the microchip disclosed in Patent Document 1, the waste liquid generated during the extraction, purification and reaction of the sample is discharged to the outside from the waste hole provided on the microchip. With such a configuration, there is a problem that the user may come into contact with the waste liquid discharged to the outside, which is not suitable for analysis using a sample having a risk of secondary contamination or secondary infection. ..

そこで、本発明は、二次汚染や二次感染の危険性があるサンプルにも適用可能なマイクロチップを提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a microchip that can be applied to a sample having a risk of secondary contamination or secondary infection.

本発明の第１の視点によれば、サンプルに接触した液体が流れる流路と、流路から液体が流入した際に膨張する閉鎖系廃液槽と、を備えたマイクロチップが提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided a microchip provided with a flow path through which a liquid in contact with a sample flows, and a closed system waste liquid tank that expands when the liquid flows in from the flow path.

本発明によれば、二次汚染や二次感染の危険性があるサンプルにも適用可能なマイクロチップが提供される。 According to the present invention, there is provided a microchip that can be applied to a sample at risk of secondary contamination or secondary infection.

一実施形態に係るマイクロチップの概要を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the outline of the microchip which concerns on one Embodiment. マイクロチップ制御装置１０の具体的な一例を示す図である。It is a figure which shows a specific example of a microchip control device 10. マイクロチップ１００上での流路制御機構の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the flow path control mechanism on the microchip 100. マイクロチップ１００の全体構成の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the whole structure of the microchip 100. スワブ受容部１１２を含むマイクロチップ１００の断面図の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross-sectional view of the microchip 100 including a swab receiving part 112. マイクロチップ１００のチップ本体１１１における溶液槽等の配置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement of the solution tank and the like in the chip main body 111 of the microchip 100. 廃液槽１２２及び逆止弁構造１２３の具体的な一例を示す図である。It is a figure which shows a specific example of a waste liquid tank 122 and a check valve structure 123. 廃液槽１２２及び逆止弁構造１２３の具体的な一例を示す図である。It is a figure which shows a specific example of a waste liquid tank 122 and a check valve structure 123. 廃液槽１２２及び逆止弁構造１２３の具体的な一例を示す図である。It is a figure which shows a specific example of a waste liquid tank 122 and a check valve structure 123. 電気泳動部１２６の具体的な一例を示す図である。It is a figure which shows a specific example of the electrophoresis part 126. マイクロチップ制御装置１０による処理のフローチャートである。It is a flowchart of processing by a microchip control device 10. 廃液槽１２２及び逆止弁構造１２３の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of a waste liquid tank 122 and a check valve structure 123. 廃液槽１２２及び逆止弁構造１２３の他の一例を示す図である。It is a figure which shows another example of a waste liquid tank 122 and a check valve structure 123.

本発明のとり得る好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の記載に付記した図面参照符号は、理解を助けるための一例として各要素に便宜上付記したものであり、本発明を図示の態様に限定することを意図するものではない。 Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The drawing reference reference numerals added to the following description are added to each element for convenience as an example for assisting understanding, and the present invention is not intended to be limited to the illustrated embodiment.

図１は、一実施形態に係るマイクロチップの概要を説明するための図である。図１に示すように、マイクロチップ１００は、サンプルに接触した液体が流れる流路１１３と、流路１１３から液体が流入した際に膨張する廃液槽１２２とを有する。サンプルは、例えば、生体組織／細胞、体液、土壌、河水、糞尿、化学的構成要素が不明の混合物質／混合溶液などである。サンプルに接触した液体とは、例えば、細胞溶解液や、ＤＮＡ抽出液などである。 FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a microchip according to an embodiment. As shown in FIG. 1, the microchip 100 has a flow path 113 through which a liquid in contact with a sample flows, and a waste liquid tank 122 that expands when the liquid flows in from the flow path 113. Samples include, for example, biological tissues / cells, body fluids, soil, river water, manure, mixed substances / mixed solutions of unknown chemical components, and the like. The liquid in contact with the sample is, for example, a cell lysate, a DNA extract, or the like.

廃液槽１２２は、マイクロチップ１００内に封入され、廃液槽１２２内の液体が外部から隔離された閉鎖系（いわゆる、水密ないしクローズド）状態にあり、流路１１３に限り接続されている。この廃液槽１２２には、サンプルの残渣や、サンプルに接触した液体が貯留される。このようにすれば、マイクロチップ１００にサンプルを封入した後は、サンプルの残渣や、サンプルに接触した液体・気体がマイクロチップ１００の外部に排出されず、マイクロチップ１００の内部に留めることができる。そのため、マイクロチップ１００を使って二次汚染や二次感染の危険性があるサンプルの解析等が安全に行うことが可能となる。 The waste liquid tank 122 is enclosed in the microchip 100, and the liquid in the waste liquid tank 122 is in a closed system (so-called watertight or closed) state isolated from the outside, and is connected only to the flow path 113. The residue of the sample and the liquid in contact with the sample are stored in the waste liquid tank 122. In this way, after the sample is enclosed in the microchip 100, the residue of the sample and the liquid / gas in contact with the sample are not discharged to the outside of the microchip 100 and can be retained inside the microchip 100. .. Therefore, using the microchip 100, it is possible to safely analyze a sample having a risk of secondary contamination or secondary infection.

［第１の実施形態］
以下の実施形態では、ＤＮＡ鑑定用のマイクロチップ１００、及び、当該ＤＮＡ鑑定用のマイクロチップ上の流路制御を行うマイクロチップ制御装置１０の一例を説明する。図２に示すように、マイクロチップ制御装置１０は、台座１１にテーブル１２が配置され、テーブル１２には、細胞溶解ユニット１３、ＰＣＲ（polymerase chain reaction）ユニット１４、電気泳動ユニット１５が配置される。さらに、台座１１と蓋１６は、ヒンジを介して接続されており、蓋１６の開閉が可能である。 [First Embodiment]
In the following embodiment, an example of the microchip 100 for DNA profiling and the microchip control device 10 for controlling the flow path on the microchip for DNA profiling will be described. As shown in FIG. 2, in the microchip control device 10, a table 12 is arranged on a pedestal 11, and a cell lysis unit 13, a PCR (polymerase chain reaction) unit 14, and an electrophoresis unit 15 are arranged on the table 12. .. Further, the pedestal 11 and the lid 16 are connected via a hinge, and the lid 16 can be opened and closed.

マイクロチップ１００は、テーブル１２に設けられたピンを、マイクロチップ１００に設けられたピン穴に嵌合させることで、テーブル１２上の所定の位置に載置される。蓋１６には、複数の加圧穴１７が設けられる。これらの加圧穴１７に対応する蓋１６の領域は貫通しており、加圧穴１７はチューブ１８を介して電磁弁１９に接続されている。また、蓋１６を閉じることで、加圧穴１７と、マイクロチップ１００上の各種制御孔とを接続する。なお、加圧穴１７と制御孔とはＯ−リング２０などの密封機構を介在させて密着することが好ましい。 The microchip 100 is placed at a predetermined position on the table 12 by fitting a pin provided on the table 12 into a pin hole provided on the microchip 100. The lid 16 is provided with a plurality of pressure holes 17. The region of the lid 16 corresponding to these pressure holes 17 penetrates, and the pressure holes 17 are connected to the solenoid valve 19 via the tube 18. Further, by closing the lid 16, the pressure hole 17 and various control holes on the microchip 100 are connected. It is preferable that the pressure hole 17 and the control hole are brought into close contact with each other with a sealing mechanism such as an O-ring 20 interposed therebetween.

蓄圧器２１には圧縮空気等の加圧媒体が封入されており、コントローラ２２が電磁弁１９を制御することで、加圧穴１７を介してマイクロチップ１００上の制御孔へ加圧媒体を出し入れする。なお、蓄圧器２１の内部圧力は、図示しない圧力センサ及びポンプ等により、所定の圧力を維持するように制御される。 A pressure medium such as compressed air is sealed in the accumulator 21, and the controller 22 controls the solenoid valve 19 to move the pressure medium in and out of the control hole on the microchip 100 via the pressure hole 17. .. The internal pressure of the accumulator 21 is controlled by a pressure sensor, a pump, or the like (not shown) so as to maintain a predetermined pressure.

蓋１６には、溶解した細胞からＤＮＡを抽出するためのＤＮＡ抽出ユニット２３が配置される。ＤＮＡ抽出ユニット２３は、例えば、電磁石やネオジム磁石などである。ＤＮＡ抽出ユニット２３は、コントローラ２２の制御の下で磁石をＤＮＡ抽出槽１２１に近づける、又はＤＮＡ抽出槽１２１から磁石を遠ざける。 A DNA extraction unit 23 for extracting DNA from lysed cells is arranged on the lid 16. The DNA extraction unit 23 is, for example, an electromagnet or a neodymium magnet. The DNA extraction unit 23 brings the magnet closer to the DNA extraction tank 121 or moves the magnet away from the DNA extraction tank 121 under the control of the controller 22.

細胞溶解ユニット１３及びＰＣＲユニット１４は、温度センサ、伝熱材、ペルチェ素子（熱電素子）、放熱板等を含む。細胞溶解ユニット１３は、細胞を含む溶液を加熱して溶解反応を実行し、ＰＣＲユニット１４は、ＰＣＲを実行する。 The cell lysis unit 13 and the PCR unit 14 include a temperature sensor, a heat transfer material, a Peltier element (thermoelectric element), a heat radiating plate, and the like. The cell lysis unit 13 heats the solution containing the cells to carry out a lysis reaction, and the PCR unit 14 carries out PCR.

電気泳動ユニット１５は、キャピラリ電気泳動と蛍光標識の検出を実行する機構であり、蛍光標識検出機構としてハロゲンランプ、水銀灯、レーザ光などの励起装置及びフィルタやカメラなどを有する。電源部２４を介して電極に直流電圧が印加されてキャピラリ電気泳動が開始すると、電気泳動ユニット１５は、キャピラリ内を流れる蛍光標識を監視し、経時的な蛍光輝度の変化をグラフに示した検出結果を表示部２５を介して出力する。 The electrophoresis unit 15 is a mechanism for performing capillary electrophoresis and detection of a fluorescent label, and has an excitation device such as a halogen lamp, a mercury lamp, or a laser beam, a filter, a camera, and the like as the fluorescent label detection mechanism. When a DC voltage is applied to the electrodes via the power supply unit 24 and capillary electrophoresis is started, the electrophoresis unit 15 monitors the fluorescent label flowing in the capillary and detects the change in fluorescence brightness over time as shown in a graph. The result is output via the display unit 25.

なお、コントローラ２２は、マイクロチップ制御装置１０に搭載されたコンピュータに、そのハードウェアを用いて、後に詳述するマイクロチップ制御装置１０の処理を実行させるコンピュータプログラムにより実現することもできる。 The controller 22 can also be realized by a computer program that causes a computer mounted on the microchip control device 10 to execute the processing of the microchip control device 10 described in detail later by using the hardware thereof.

マイクロチップ１００は、図３に示すように、弾性シート２１１〜２１４と、樹脂プレート２１５とを積層してなる。弾性シート２１１〜２１４は、耐熱性、耐酸・アルカリ性を有し、かつ伸縮性を有するシリコンゴム等を主材料とするのが望ましく、樹脂プレート２１５は、弾性シート２１１〜２１４の伸張を制御可能な程度に硬質であることが望ましい。弾性シート２１１〜２１４の一部は非接着であり、非接着箇所によって液体槽、流路、バルブ機構などが形成される。なお、図３以降の図面において破線は、非接着箇所を示す。 As shown in FIG. 3, the microchip 100 is formed by laminating the elastic sheets 211 to 214 and the resin plate 215. It is desirable that the elastic sheets 211-214 are mainly made of silicon rubber or the like having heat resistance, acid resistance / alkali resistance, and elasticity, and the resin plate 215 can control the elongation of the elastic sheets 211-214. It is desirable that it is reasonably hard. A part of the elastic sheets 211 to 214 is non-adhesive, and a liquid tank, a flow path, a valve mechanism, and the like are formed by the non-adhesive portion. In the drawings after FIG. 3, the broken line indicates the non-adhesive portion.

ここで、図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、マイクロチップ１００上での流路制御機構の一例を説明する。図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、マイクロチップ１００において、液体槽２４０Ａが、弾性シート２１１と弾性シート２１２の間に形成され、流路２５０Ｘ及び２５０Ｙに接続される。樹脂プレート２１５において液体槽２４０Ａに対応する箇所は貫通して制御孔となっており、液体槽２４０Ａの上部には蓋１６に設けられた加圧穴１７Ａを介して加圧媒体が出し入れ可能である。同様に、液体槽２４０Ｂは流路２５０Ｙ及び２５０Ｚに接続され、液体槽２４０Ｂの上部には加圧穴１７Ｂを介して加圧媒体が出し入れ可能である。流路２５０Ｘ、Ｙは、閉鎖されている。 Here, an example of the flow path control mechanism on the microchip 100 will be described with reference to FIGS. 3A to 3C. As shown in FIGS. 3A to 3C, in the microchip 100, the liquid tank 240A is formed between the elastic sheet 211 and the elastic sheet 212, and is connected to the flow paths 250X and 250Y. The portion of the resin plate 215 corresponding to the liquid tank 240A penetrates to form a control hole, and the pressure medium can be taken in and out from the upper portion of the liquid tank 240A through the pressure hole 17A provided in the lid 16. Similarly, the liquid tank 240B is connected to the flow paths 250Y and 250Z, and the pressure medium can be taken in and out of the upper part of the liquid tank 240B through the pressure hole 17B. The flow paths 250X and Y are closed.

このような前提の下、マイクロチップ制御装置１０は、まず、図３（Ａ）に示すように、バルブ機構２７０Ｚへ加圧媒体を注入して流路２５０Ｚを閉じ、次に、バルブ機構２６０Ｙから加圧媒体を放出することで流路２５０Ｙを開放する。そして、マイクロチップ制御装置１０は、加圧穴１７Ａを介して液体槽２４０Ａへ加圧媒体を印加する。その結果、図３（Ｂ）に示すように、液体槽２４０Ａから押し出された液体は、流路２５０Ｙを通って液体槽２４０Ｂへ到達し、弾性シート２１１を押し上げて液体槽２４０Ｂに溜まる。そして、マイクロチップ制御装置１０は、液体槽２４０Ａへの加圧媒体の印加圧が所定値を超えて、液体槽２４０Ａから液体を排出したと判断すると、図３（Ｃ）に示すように、流路２５０Ｙの上流側（すなわち、液体槽２４０Ａ側）から、バルブ機構２６０Ｙへ加圧媒体を注入する。その結果、流路２５０Ｙ内の液体は液体槽２４０Ｂへ押し出され、液体輸送が完了する。その後、流路２５０Ｘを閉じる必要が無くなったため、マイクロチップ制御装置１０は、バルブ機構２７０Ｘから加圧媒体を放出する。 Under such a premise, the microchip control device 10 first injects a pressure medium into the valve mechanism 270Z to close the flow path 250Z, and then from the valve mechanism 260Y, as shown in FIG. 3A. The flow path 250Y is opened by discharging the pressure medium. Then, the microchip control device 10 applies the pressurizing medium to the liquid tank 240A through the pressurizing hole 17A. As a result, as shown in FIG. 3B, the liquid extruded from the liquid tank 240A reaches the liquid tank 240B through the flow path 250Y, pushes up the elastic sheet 211, and collects in the liquid tank 240B. Then, when the microchip control device 10 determines that the applied pressure of the pressurizing medium to the liquid tank 240A exceeds a predetermined value and discharges the liquid from the liquid tank 240A, the flow is as shown in FIG. 3 (C). The pressurizing medium is injected into the valve mechanism 260Y from the upstream side of the path 250Y (that is, the liquid tank 240A side). As a result, the liquid in the flow path 250Y is pushed out to the liquid tank 240B, and the liquid transportation is completed. After that, since it is no longer necessary to close the flow path 250X, the microchip control device 10 discharges the pressurizing medium from the valve mechanism 270X.

図４は、マイクロチップ１００の具体的な一例を示す図である。図４に示すように、マイクロチップ１００は、チップ本体１１１と、スワブ受容部１１２とを有する。チップ本体１１１と、スワブ受容部１１２とは、開口部１１７及び流路１１３を介して接続され、流路１１３はバルブ機構１１４によって開閉される。なお、流路１１３とバルブ機構１１４は後述する。 FIG. 4 is a diagram showing a specific example of the microchip 100. As shown in FIG. 4, the microchip 100 has a chip body 111 and a swab receiving unit 112. The chip body 111 and the swab receiving portion 112 are connected via the opening 117 and the flow path 113, and the flow path 113 is opened and closed by the valve mechanism 114. The flow path 113 and the valve mechanism 114 will be described later.

スワブ受容部１１２は、図５に示すように、筒形状を有し、上方開口部から細胞が付着したスワブ（綿棒）１１５が挿入される。スワブ受容部１１２の内空は細胞溶解槽１１６に相当し、細胞溶解槽１１６には、下方開口部を介してチップ本体１１１側から細胞溶解バッファが流入する。流路１１３は、弾性シート間の非接着箇所によって形成される。図５の細胞溶解槽１１６でも、図３を参照して説明した流路制御と同様の流路制御が行われる。すなわち、細胞溶解液を後述するＤＮＡ抽出槽１２１側に移動させる場合には、バルブ機構１１４が開いた状態で、加圧媒体が細胞溶解槽１１６に流入して、細胞溶解槽１１６内の細胞溶解液が流路１１３に押し出される。なお、マイクロチップ１００の使用後速やかに、上方開口部に、細胞溶解槽１１６からのスワブ１１５の飛び出しやサンプルの飛散を防止する蓋及びシールなどを張り付けることが望ましい。 As shown in FIG. 5, the swab receiving portion 112 has a tubular shape, and a swab (cotton swab) 115 to which cells are attached is inserted from the upper opening. The inner space of the swab receiving unit 112 corresponds to the cell lysis tank 116, and the cell lysis buffer flows into the cell lysis tank 116 from the chip body 111 side via the lower opening. The flow path 113 is formed by non-adhesive portions between elastic sheets. Also in the cell lysis tank 116 of FIG. 5, the same flow path control as the flow path control described with reference to FIG. 3 is performed. That is, when the cell lysate is moved to the DNA extraction tank 121 side described later, the pressurized medium flows into the cell lysis tank 116 with the valve mechanism 114 open, and the cell lysis in the cell lysis tank 116 The liquid is pushed out into the flow path 113. Immediately after using the microchip 100, it is desirable to attach a lid and a seal to the upper opening to prevent the swab 115 from popping out from the cell lysis tank 116 and the sample from scattering.

図６は、図４のチップ本体１１１における溶液槽等の配置を示す図である。なお、図６では、流路１１３などは一部を除き省略されている。図６に示すように、チップ本体１１１は、図５に示す細胞溶解槽１１６（スワブ受容部１１２）と接続される開口部１１７を有する。また、チップ本体１１１には、バッファ・試薬槽１２０、ＤＮＡ抽出槽１２１、廃液槽１２２、逆止弁構造１２３、ＰＣＲ槽１２４、秤量槽１２５、及び電気泳動部１２６が設けられる。 FIG. 6 is a diagram showing the arrangement of the solution tank and the like in the chip main body 111 of FIG. In FIG. 6, the flow path 113 and the like are omitted except for a part. As shown in FIG. 6, the chip body 111 has an opening 117 connected to the cell lysis tank 116 (swab receiving portion 112) shown in FIG. Further, the chip body 111 is provided with a buffer / reagent tank 120, a DNA extraction tank 121, a waste liquid tank 122, a check valve structure 123, a PCR tank 124, a weighing tank 125, and an electrophoresis unit 126.

バッファ・試薬槽１２０には、細胞溶解バッファ、洗浄バッファ、ＤＮＡ溶出バッファなどが注入される。細胞溶解バッファは、例えば、アルカリリシスバッファであり、開口部１１７を介して細胞溶解槽１１６へ移動される。細胞を溶解する際に加熱処理などが必要な場合には、マイクロチップ制御装置１０やスワブ受容部１１２に、処理に必要な機構、例えばヒーターや伝熱板が設けられる。 A cell lysis buffer, a washing buffer, a DNA elution buffer, and the like are injected into the buffer / reagent tank 120. The cell lysis buffer is, for example, an alkali lysis buffer and is moved to the cell lysis tank 116 through the opening 117. When heat treatment or the like is required when lysing the cells, the microchip control device 10 or the swab receiving unit 112 is provided with a mechanism necessary for the treatment, for example, a heater or a heat transfer plate.

細胞溶解槽１１６内の細胞溶解液は、ＤＮＡ抽出槽１２１へ移動される。ＤＮＡ抽出槽１２１では、ＤＮＡ抽出処理が実行される。ＤＮＡ抽出処理について具体的に説明すると、ＤＮＡ抽出槽１２１には、磁性ビーズ（シリカ）が予め封入されている。マイクロチップ制御装置１０は、細胞溶解液内のＤＮＡが磁性ビーズに吸着すると、細胞溶解液内の残りのサンプル残渣を廃液槽１２２へ排出する。そして、マイクロチップ制御装置１０は、バッファ・試薬槽１２０から洗浄バッファをＤＮＡ抽出槽１２１へ移動させ、その後、廃液槽１２２へ排出する。続いて、マイクロチップ制御装置１０は、バッファ・試薬槽１２０からＤＮＡ溶出バッファをＤＮＡ抽出槽１２１へ移動させてＤＮＡを磁性ビーズから溶出し、さらにＤＮＡ溶出バッファをＰＣＲ槽１２４へ移動させる。なお、マイクロチップ制御装置１０は、細胞溶解液などをＤＮＡ抽出槽１２１から排出する際にネオジム磁石に磁性ビーズを吸着させることで、細胞溶解液及び洗浄バッファと一緒に磁性ビーズが排出されることを防止する。 The cell lysate in the cell lysis tank 116 is moved to the DNA extraction tank 121. In the DNA extraction tank 121, the DNA extraction process is executed. Specifically, the DNA extraction process is described by pre-sealing magnetic beads (silica) in the DNA extraction tank 121. When the DNA in the cell lysate is adsorbed on the magnetic beads, the microchip control device 10 discharges the remaining sample residue in the cell lysate to the waste liquid tank 122. Then, the microchip control device 10 moves the washing buffer from the buffer / reagent tank 120 to the DNA extraction tank 121, and then discharges it to the waste liquid tank 122. Subsequently, the microchip control device 10 moves the DNA elution buffer from the buffer / reagent tank 120 to the DNA extraction tank 121 to elute the DNA from the magnetic beads, and further moves the DNA elution buffer to the PCR tank 124. In the microchip control device 10, when the cell lysate or the like is discharged from the DNA extraction tank 121, the magnetic beads are adsorbed on the neodymium magnet, so that the magnetic beads are discharged together with the cell lysate and the washing buffer. To prevent.

ＤＮＡ抽出方法は諸般のプロトコルなどを参照して、例えば、洗浄回数を増やすなど改変することができる。また、ＤＮＡ抽出方法は、磁性ビーズを用いる方法に限定されるものでは無く、例えば、カラムを用いた方法を採用してもよい。 The DNA extraction method can be modified by referring to various protocols and the like, for example, by increasing the number of washings. Further, the DNA extraction method is not limited to the method using magnetic beads, and for example, a method using a column may be adopted.

廃液槽１２２は、図６に示すように逆止弁構造１２３を介して流路１１３に接続される。また、廃液槽１２２と流路１１３の間には、流路１１３を開閉するバルブ機構１１４Ａが設けられる。 The waste liquid tank 122 is connected to the flow path 113 via the check valve structure 123 as shown in FIG. Further, a valve mechanism 114A for opening and closing the flow path 113 is provided between the waste liquid tank 122 and the flow path 113.

次に、図７〜９を用いて、廃液槽１２２、逆止弁構造１２３、廃液槽１２２に接続される流路１１３Ａ、Ｂ及びバルブ機構１１４Ａについて具体的に説明する。 Next, the waste liquid tank 122, the check valve structure 123, the flow paths 113A and B connected to the waste liquid tank 122, and the valve mechanism 114A will be specifically described with reference to FIGS. 7 to 9.

先ず、平面視で説明すると、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、流路１１３Ａと１１３Ｂの流路幅（流路をなす非接着箇所の幅）は、互いに異なる。具体的には、流路１１３Ａの接続孔２１８における流路幅ａは、流路１１３Ｂの接続孔２１８における流路幅ｂよりも狭くなるように、弾性シート間の非接着箇所が設けられる。 First, in a plan view, as shown in FIGS. 7A and 7B, the flow path widths (widths of non-adhesive portions forming the flow paths) of the flow paths 113A and 113B are different from each other. Specifically, the non-adhesive portion between the elastic sheets is provided so that the flow path width a in the connection hole 218 of the flow path 113A is narrower than the flow path width b in the connection hole 218 of the flow path 113B.

また、図７（Ｂ）に示すように、流路１１３Ｂは、接続孔２１８を基点として２つの流路に分岐する。分岐した一方の流路は、廃液槽１２２と接続される。分岐した他方の流路は、接続先のない行き止まり流路である。さらに、流路１１３Ｂの行き止まり流路は、平面視において、流路１１３Ａの一部を覆うように形成される。図７（Ｃ）を参照すると、流路１１３Ａの流路幅ａと行き止まり流路の長さｃからなる長方形が、上下の流路の重複部となる。 Further, as shown in FIG. 7B, the flow path 113B branches into two flow paths with the connection hole 218 as a base point. One of the branched flow paths is connected to the waste liquid tank 122. The other branched flow path is a dead-end flow path having no connection destination. Further, the dead end flow path of the flow path 113B is formed so as to cover a part of the flow path 113A in a plan view. Referring to FIG. 7C, a rectangle composed of the flow path width a of the flow path 113A and the length c of the dead end flow path is an overlapping portion of the upper and lower flow paths.

ここで、流路１１３Ａと流路１１３Ｂは、それぞれの流路幅が異なっている。そのため、流路１１３Ａに液体を流し込むために必要な力Ｆ１と、流路１１３Ｂに液体を流し込むために必要な力Ｆ２と、の間には、Ｆ１＞Ｆ２の関係が成り立つ。このことは、流路幅ａの流路１１３Ａを長さＬ拡げる場合と、流路幅ｂの流路１１３Ｂを長さＬ拡げる場合を考えれば理解できる。 Here, the flow path 113A and the flow path 113B have different flow path widths. Therefore, the relationship F1> F2 is established between the force F1 required to flow the liquid into the flow path 113A and the force F2 required to flow the liquid into the flow path 113B. This can be understood by considering the case where the flow path 113A having the flow path width a is expanded by length L and the case where the flow path 113B having the flow path width b is expanded by length L.

この場合、流路１１３Ａの単位長さあたりの変動量は、Ｌ／Ａである。一方、流路１１３Ｂの単位長さあたりの変動量は、Ｌ／Ｂである。流路幅ｂ＞流路幅ａであるので、単位長さあたりの変動量は流路１１３Ｂよりも流路１１３Ａの方が大きい。そのため、流路１１３Ａ及び１１３Ｂのそれぞれを、同じ長さＬ拡げようとすれば、その際の反発力は流路１１３Ａの方が大きい。即ち、流路幅の広い流路１１３Ｂの方が、流路幅の狭い流路１１３Ａよりも容易に拡がる。 In this case, the amount of fluctuation per unit length of the flow path 113A is L / A. On the other hand, the amount of fluctuation per unit length of the flow path 113B is L / B. Since the flow path width b> the flow path width a, the amount of fluctuation per unit length is larger in the flow path 113A than in the flow path 113B. Therefore, if each of the flow paths 113A and 113B is to be expanded by the same length L, the repulsive force at that time is larger in the flow path 113A. That is, the flow path 113B having a wide flow path expands more easily than the flow path 113A having a narrow flow path width.

換言するならば、流路１１３Ａを形成する弾性シート２１２、２１３の間に液体を流し込むのに必要な圧力がＤＮＡ抽出槽１２１に加われば、弾性シート２１１、２１２の間にも液体は流れ込む。一方、弾性シート２１１、２１２の間に液体を流し込むことができたとしても（流路１１３Ｂを形成できたとしても）、その際の圧力では弾性シート２１２、２１３の間に液体を流し込むことができない場合がある（流路１１３Ａが形成できない場合がある）。 In other words, if the pressure required to flow the liquid between the elastic sheets 212 and 213 forming the flow path 113A is applied to the DNA extraction tank 121, the liquid will also flow between the elastic sheets 211 and 212. On the other hand, even if the liquid can be poured between the elastic sheets 211 and 212 (even if the flow path 113B can be formed), the liquid cannot be poured between the elastic sheets 212 and 213 due to the pressure at that time. In some cases (the flow path 113A may not be formed).

次に、正面視（断面図）で説明する。図８（Ａ）は、廃液槽１２２に廃液が流入する前（使用前）の状態を示し、図８（Ｂ）は、廃液槽１２２に廃液が流入する際の状態を示す。また、図８（Ｃ）は、廃液槽１２２に廃液が流入し、バルブ機構１１４Ａによって逆流が防止されている状態を示す。また、図８（Ｄ）は、バルブ機構１１４Ａによる流路１１３Ａ、Ｂの閉鎖が解除された使用後状態を示す。破線は、弾性シート間の非接着箇所を示す。 Next, a front view (cross-sectional view) will be described. FIG. 8A shows a state before the waste liquid flows into the waste liquid tank 122 (before use), and FIG. 8B shows a state when the waste liquid flows into the waste liquid tank 122. Further, FIG. 8C shows a state in which the waste liquid flows into the waste liquid tank 122 and the backflow is prevented by the valve mechanism 114A. Further, FIG. 8D shows a post-use state in which the passages 113A and B by the valve mechanism 114A are released from closure. The broken line indicates the non-adhesive part between the elastic sheets.

図８（Ａ）に示すように、樹脂プレート２１５は、一部が削られて廃液槽収容スペース２１６と、廃液槽収容スペース２１６からマイクロチップ１００の外部に通じる通気口２１７とが設けられる。ＤＮＡ抽出槽１２１と接続される流路１１３Ａ（第１の流路とも称する）は、弾性シート２１２と弾性シート２１３の間の第１の中間層における非接着箇所として形成される。また、廃液槽１２２及び廃液槽１２２に直接接続される流路１１３Ｂ（第２の流路とも称する）は、弾性シート２１１と弾性シート２１２の間の第２の中間層における非接着箇所として形成される。流路１１３Ａと流路１１３Ｂは、弾性シート２１２上に設けられた接続孔２１８を介して接続される。さらに流路１１３Ｂを開閉するためのバルブ機構１１４Ａが、弾性シート２１３と弾性シート２１４の間の第３の中間層における非接着箇所として形成される。 As shown in FIG. 8A, the resin plate 215 is partially scraped to provide a waste liquid tank storage space 216 and a vent 217 leading from the waste liquid tank storage space 216 to the outside of the microchip 100. The flow path 113A (also referred to as the first flow path) connected to the DNA extraction tank 121 is formed as a non-adhesive portion in the first intermediate layer between the elastic sheet 212 and the elastic sheet 213. Further, the waste liquid tank 122 and the flow path 113B (also referred to as a second flow path) directly connected to the waste liquid tank 122 are formed as non-adhesive portions in the second intermediate layer between the elastic sheet 211 and the elastic sheet 212. To. The flow path 113A and the flow path 113B are connected via a connection hole 218 provided on the elastic sheet 212. Further, a valve mechanism 114A for opening and closing the flow path 113B is formed as a non-adhesive portion in the third intermediate layer between the elastic sheet 213 and the elastic sheet 214.

図８（Ｂ）に示すように、廃液槽１２２に廃液が流入する際には、弾性シート間の非接着箇所が押し広げられて、流路１１３Ａ、Ｂ及び廃液槽１２２が形成される。次に、図８（Ｃ）に示すように、バルブ機構１１４Ａをなす弾性シートの非接着箇所を押し広げるように加圧媒体が注入される。このとき、流路１１３Ａ、Ｂの一部が上方に押しつぶされ、流路１１３Ａ、Ｂに残留した廃液が廃液槽１２２へ移動する。その後、マイクロチップ１００の使用後にバルブ機構１１４Ａへの加圧媒体の注入が解除された後であっても、図８（Ｄ）に示すように、流路１１３Ｂにおいて流路１１３Ａと重なる部分が、流路１１３Ａを下方に押しつぶす。この機構は、流路１１３Ａを閉鎖する逆止弁としての役割を果たし、廃液を流路１１３Ｂ内に留める。 As shown in FIG. 8B, when the waste liquid flows into the waste liquid tank 122, the non-adhesive portions between the elastic sheets are expanded to form the flow paths 113A and B and the waste liquid tank 122. Next, as shown in FIG. 8C, the pressure medium is injected so as to spread the non-adhesive portion of the elastic sheet forming the valve mechanism 114A. At this time, a part of the flow paths 113A and B is crushed upward, and the waste liquid remaining in the flow paths 113A and B moves to the waste liquid tank 122. After that, even after the injection of the pressurizing medium into the valve mechanism 114A is released after the use of the microchip 100, as shown in FIG. 8D, the portion of the flow path 113B that overlaps with the flow path 113A remains. The flow path 113A is crushed downward. This mechanism serves as a check valve that closes the flow path 113A, and retains the waste liquid in the flow path 113B.

即ち、図９（Ａ）に示すように、流路１１３Ａと流路１１３Ｂそれぞれの流路幅が異なるという非対称性が、それぞれの流路を形成するために必要な力の相違（降伏圧力の差）を生じさせ、加圧された液体が逆流することを防止する。即ち、液体を通過させる際の上流側の流路幅（例えば、流路１１３Ａの流路幅ａ）を狭くし、下流側の流路幅（例えば、流路１１３Ｂの流路幅ｂ）を広くすることで、マイクロチップ１００の内部に逆流防止構造を形成できる。 That is, as shown in FIG. 9 (A), the asymmetry that the flow path widths of the flow paths 113A and 113B are different is the difference in the force required to form each flow path (difference in yield pressure). ) To prevent the pressurized liquid from flowing back. That is, the width of the flow path on the upstream side (for example, the flow path width a of the flow path 113A) when passing the liquid is narrowed, and the width of the flow path on the downstream side (for example, the flow path width b of the flow path 113B) is widened. By doing so, a backflow prevention structure can be formed inside the microchip 100.

このように、第１の実施形態に係るマイクロチップ１００では、２つの流路における流路幅の非対称性により液体の逆流を防止する。従って、ＤＮＡ抽出槽１２１に印加される圧力が、流路１１３Ａを形成するために必要な力よりも小さい場合には、流路１１３Ａと流路１１３Ｂの重複部が存在しなくとも加圧された液体の逆流を防止できる。つまり、流路１１３Ａの流路幅ａを非常に狭く、流路１１３Ｂの流路幅ｂを非常に広く設定することで、加圧された液体の逆流を防止できる。 As described above, in the microchip 100 according to the first embodiment, the backflow of the liquid is prevented by the asymmetry of the flow path widths in the two flow paths. Therefore, when the pressure applied to the DNA extraction tank 121 is smaller than the force required to form the flow path 113A, the pressure is applied even if the overlapping portion between the flow path 113A and the flow path 113B does not exist. The backflow of liquid can be prevented. That is, by setting the flow path width a of the flow path 113A to be very narrow and the flow path width b of the flow path 113B to be very wide, it is possible to prevent the backflow of the pressurized liquid.

図９（Ａ）に示す状態よりも強い圧力がＤＮＡ抽出槽１２１に印加されると、加圧された液体は、流路１１３Ｂの行き止まり流路にも充填される。その結果、流路１１３Ａと流路１１３Ｂの重複部に対応する弾性シート２１２の領域は下方に押し下げられる（図９（Ｂ）参照）。重複部の弾性シート２１２が下方に押し下がることに応じて、対応する流路１１３Ａも下方に押しつけられる。 When a pressure stronger than the state shown in FIG. 9A is applied to the DNA extraction tank 121, the pressurized liquid is also filled in the dead end flow path of the flow path 113B. As a result, the region of the elastic sheet 212 corresponding to the overlapping portion of the flow path 113A and the flow path 113B is pushed downward (see FIG. 9B). As the elastic sheet 212 at the overlapping portion is pushed downward, the corresponding flow path 113A is also pushed downward.

このように、弾性シート２１２の一部が下方に押し下げられ、この押し下げられた弾性シート２１２が逆流防止弁として機能する。その結果、加圧された液体が流路１１３Ａに逆流することはない。なお、廃液槽１２２の幅は、流路１１３Ｂの流路幅ｂよりもさらに大きいため、廃液槽１２２から流路１１３Ｂへ液体が流れ出る際には、流路１１３Ｂを押し広げるための力も必要となる。 In this way, a part of the elastic sheet 212 is pushed downward, and the pushed down elastic sheet 212 functions as a check valve. As a result, the pressurized liquid does not flow back into the flow path 113A. Since the width of the waste liquid tank 122 is further larger than the flow path width b of the flow path 113B, a force for expanding the flow path 113B is also required when the liquid flows out from the waste liquid tank 122 to the flow path 113B. ..

さらに、廃液槽１２２の膨張によって生じる廃液槽収容スペース２１６内の陽圧は、廃液槽収容スペース２１６内の空気が通気口２１７を介して排出されることで解除される。そのため、廃液槽１２２の内圧は低く保たれ、廃液槽１２２の中から流路１１３Ｂを介して流路１１３Ａへ流出する危険性は非常に低くなる。以上のように、バルブ機構１１４への加圧媒体の印加が解除された後、すなわち、マイクロチップ１００がマイクロチップ制御装置１０から外された後であっても逆止弁構造１２３が作用する。 Further, the positive pressure in the waste liquid tank accommodating space 216 caused by the expansion of the waste liquid tank 122 is released by discharging the air in the waste liquid tank accommodating space 216 through the vent 217. Therefore, the internal pressure of the waste liquid tank 122 is kept low, and the risk of flowing out from the waste liquid tank 122 to the flow path 113A via the flow path 113B is very low. As described above, the check valve structure 123 operates even after the application of the pressurizing medium to the valve mechanism 114 is released, that is, even after the microchip 100 is removed from the microchip control device 10.

図６に説明を戻すと、ＰＣＲ槽１２４では、ＰＣＲユニット１４による温度制御を受けてＰＣＲが実行される。具体的には、ＤＮＡ抽出槽１２１からＰＣＲ槽１２４への流路は分岐しており、ＤＮＡ溶出バッファは各ＰＣＲ槽１２４に分流する。ＰＣＲ槽１２４にはプライマーセットが予め封入され、ＤＮＡ溶出バッファはポリメラーゼなどのＰＣＲ反応に必要な試薬も含む。そのため、マイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲユニット１４を介してＰＣＲ槽１２４を温度制御すれば、ＰＣＲを実行することができる。この温度制御は、ホットスタート処理、サイクル反応（ディネイチャ反応、アニール反応及びプライマー伸張反応）に関する温度制御である。 Returning to FIG. 6, in the PCR tank 124, PCR is executed under temperature control by the PCR unit 14. Specifically, the flow path from the DNA extraction tank 121 to the PCR tank 124 is branched, and the DNA elution buffer is diverted to each PCR tank 124. A primer set is pre-sealed in the PCR tank 124, and the DNA elution buffer also contains reagents necessary for the PCR reaction such as polymerase. Therefore, the microchip control device 10 can execute PCR by controlling the temperature of the PCR tank 124 via the PCR unit 14. This temperature control is a temperature control related to a hot start process and a cycle reaction (denature reaction, annealing reaction and primer extension reaction).

秤量槽１２５は、ＰＣＲ反応後のアンプリコンを含むＰＣＲ溶液を秤取るための機構である。具体的には、秤量槽１２５の容量はＰＣＲ槽１２４よりも小さく、ＰＣＲ槽１２４内のＰＣＲ溶液が秤量槽１２５へ完全に移動していない状態で液体輸送が完了する。言い換えると、マイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲ槽１２４内にＰＣＲ溶液の一部を残留させることで、アンプリコンを含むＰＣＲ溶液を秤取る。 The weighing tank 125 is a mechanism for weighing a PCR solution containing an amplicon after the PCR reaction. Specifically, the volume of the weighing tank 125 is smaller than that of the PCR tank 124, and the liquid transport is completed in a state where the PCR solution in the PCR tank 124 has not completely moved to the weighing tank 125. In other words, the microchip controller 10 weighs the PCR solution containing the amplicon by leaving a part of the PCR solution in the PCR tank 124.

電気泳動部１２６は、図１０に示すように、サンプル流路３０１、キャピラリ３０２及びポリマ槽３０３を有する。具体的には、サンプル流路３０１は、電極槽３０４を介して秤量槽１２５と接続され、反対側の端でリザーバ３０５と接続される。リザーバ３０５は、サンプル流路３０１へ流入したサンプルのオーバーフローを防止するための機構である。キャピラリ３０２は、電極槽３０４を介してポリマ槽３０３と接続される。また、サンプル流路３０１とキャピラリ３０２は平行して延在し、サンプル流路３０１とキャピラリ３０２に直交するブリッジ３０６により接続されている。電極槽３０４には、蓋１６に取り付けられた電極が挿入される。 As shown in FIG. 10, the electrophoresis unit 126 has a sample flow path 301, a capillary 302, and a polymer tank 303. Specifically, the sample flow path 301 is connected to the weighing tank 125 via the electrode tank 304 and is connected to the reservoir 305 at the opposite end. The reservoir 305 is a mechanism for preventing the overflow of the sample flowing into the sample flow path 301. The capillary 302 is connected to the polymer tank 303 via the electrode tank 304. Further, the sample flow path 301 and the capillary 302 extend in parallel, and are connected by a bridge 306 orthogonal to the sample flow path 301 and the capillary 302. An electrode attached to the lid 16 is inserted into the electrode tank 304.

マイクロチップ制御装置１０は、キャピラリ３０２及びブリッジ３０６にポリマを充填し、サンプルインジェクションを行った後に、電気泳動を実行する。その電気泳動の際に、マイクロチップ制御装置１０は、電気泳動ユニット１５によってキャピラリ内を流れる標識を監視し、経時的な蛍光輝度の変化をグラフに示した検出結果を、表示部２５を介して出力する。 The microchip control device 10 fills the capillary 302 and the bridge 306 with a polymer, performs sample injection, and then executes electrophoresis. At the time of the electrophoresis, the microchip control device 10 monitors the label flowing in the capillary by the electrophoresis unit 15, and displays the detection result graphically showing the change in fluorescence brightness over time via the display unit 25. Output.

以下では、上述のマイクロチップ制御装置１０による処理の流れを概説する。図１１は、マイクロチップ制御装置１０による処理のフローチャートである。図１１に示すように、マイクロチップ制御装置１０は、細胞溶解槽１１６へ細胞溶解バッファを移動させて細胞を溶解する（ステップＳ０１）。次に、マイクロチップ制御装置１０は、細胞溶解液をＤＮＡ抽出槽１２１へ移動させて、ＤＮＡ抽出処理を実行する（ステップＳ０２）。ここで、マイクロチップ制御装置１０は、サンプルの残渣及び洗浄バッファを廃液槽へ移動させる。続いてマイクロチップ制御装置１０は、ＰＣＲ反応を実行し（ステップＳ０３）、ＰＣＲ溶液を秤量して（ステップＳ０４）、電気泳動を実行する（ステップＳ０５）。 The processing flow by the above-mentioned microchip control device 10 will be outlined below. FIG. 11 is a flowchart of processing by the microchip control device 10. As shown in FIG. 11, the microchip control device 10 moves the cell lysis buffer to the cell lysis tank 116 to lyse the cells (step S01). Next, the microchip control device 10 moves the cell lysate to the DNA extraction tank 121 and executes the DNA extraction process (step S02). Here, the microchip control device 10 moves the sample residue and the cleaning buffer to the waste liquid tank. Subsequently, the microchip controller 10 executes a PCR reaction (step S03), weighs the PCR solution (step S04), and executes electrophoresis (step S05).

上述のように、第１の実施形態のマイクロチップ１００では、サンプルの残渣や、サンプルに接触した液体が廃液槽１２２に貯留される。この廃液槽１２２は逆止弁構造１２３を介して流路１１３に接続されているため、マイクロチップ１００がマイクロチップ制御装置１０から外された後であっても、廃液槽１２２から廃液が漏れ出すことは無い。 As described above, in the microchip 100 of the first embodiment, the residue of the sample and the liquid in contact with the sample are stored in the waste liquid tank 122. Since the waste liquid tank 122 is connected to the flow path 113 via the check valve structure 123, the waste liquid leaks from the waste liquid tank 122 even after the microchip 100 is removed from the microchip control device 10. There is no such thing.

なお、第１の実施形態では、マイクロチップ１００へサンプルを適用する際のスワブ１１５などからの直接的な二次汚染や二次感染は、使用者の配慮によって防止されることを前提としている。言い換えると、第１の実施形態のマイクロチップ１００では、サンプルを適用した後にその適用口をシールすれば閉鎖系状態を実現でき、使用済みのマイクロチップ１００からの廃液による二次汚染や二次感染が防止される。このような、使用済みマイクロチップ１００は、オートクレーブなどの滅菌処理を行うことで安全に廃棄することができる。また、第１の実施形態のマイクロチップ１００では、サンプルに接触した気体も廃液槽１２２内に封入されるため、空気感染するウィルスを有するサンプルにも適用可能である。 In the first embodiment, it is premised that direct secondary contamination or secondary infection from the swab 115 or the like when applying the sample to the microchip 100 is prevented by consideration of the user. In other words, in the microchip 100 of the first embodiment, a closed system state can be realized by sealing the application port after applying the sample, and secondary contamination or secondary infection due to the waste liquid from the used microchip 100 can be realized. Is prevented. Such a used microchip 100 can be safely disposed of by performing a sterilization treatment such as an autoclave. Further, in the microchip 100 of the first embodiment, since the gas in contact with the sample is also sealed in the waste liquid tank 122, it can be applied to a sample having a virus that infects air.

［第２の実施形態］
第１の実施形態では、弾性シート２１１〜２１４の非接着箇所として流路１１３、バルブ機構１１４及び廃液槽１２２を設けたマイクロチップ１００について説明した。しかしながら、樹脂プレート２１５同士を張り合わせたタイプのマイクロチップ１００であっても廃液槽を設けることができる。このようなマイクロチップ１００において、流路１１３等は、樹脂プレート２１５の表面に彫り込みを設けることで形成することができる。バルブ機構１１４は、流路１１３上に物理的なシャッターを設けることで実現でき、液体移動は、直接的に液体を空気などで押し出すことで実現することができる。 [Second Embodiment]
In the first embodiment, the microchip 100 provided with the flow path 113, the valve mechanism 114, and the waste liquid tank 122 as non-adhesive portions of the elastic sheets 211 to 214 has been described. However, a waste liquid tank can be provided even in the type of microchip 100 in which resin plates 215 are bonded to each other. In such a microchip 100, the flow path 113 and the like can be formed by providing an engraving on the surface of the resin plate 215. The valve mechanism 114 can be realized by providing a physical shutter on the flow path 113, and the liquid movement can be realized by directly pushing out the liquid with air or the like.

また、廃液槽１２２は、例えば、図１２に示すように、樹脂プレート２１５の間に伸縮可能な弾性シート２１９を挟むことによって実現することができる。なお、図１２（Ａ）は廃液槽１２２に廃液が注入される前の状態を示し、図１２（Ｂ）は廃液槽１２２に廃液が注入された後の状態を示す。 Further, the waste liquid tank 122 can be realized, for example, by sandwiching an elastic sheet 219 that can be expanded and contracted between the resin plates 215, as shown in FIG. Note that FIG. 12A shows a state before the waste liquid is injected into the waste liquid tank 122, and FIG. 12B shows a state after the waste liquid is injected into the waste liquid tank 122.

廃液槽１２２は、図１３に示すように、廃液槽収容スペース２１６内に、袋状部材２２０を収容することで実現できる。なお、図１３（Ａ）は廃液槽１２２に廃液が注入される前の萎んだ状態を示し、図１３（Ｂ）は廃液槽１２２に廃液が注入された後の膨張した状態を示す。 As shown in FIG. 13, the waste liquid tank 122 can be realized by accommodating the bag-shaped member 220 in the waste liquid tank storage space 216. Note that FIG. 13A shows a shrunken state before the waste liquid is injected into the waste liquid tank 122, and FIG. 13B shows an expanded state after the waste liquid is injected into the waste liquid tank 122.

図１２及び図１３に示した例においても、廃液槽収容スペース２１６からマイクロチップ１００の外部に通じる通気口２１７を形成することが望ましい。 Also in the examples shown in FIGS. 12 and 13, it is desirable to form a vent 217 that leads from the waste liquid tank storage space 216 to the outside of the microchip 100.

［第３の実施形態］
以下では第３の実施形態として、マイクロチップ１００に関する種々の変形例を説明する。第１の実施形態ではＤＮＡ鑑定用のマイクロチップ１００について説明したが、他の用途のマイクロチップ１００にも閉鎖系を実現する廃液槽を設けることができる。例えば、被験者のインフルエンザウィルス感染をＲＴ−ＰＣＲ（Real-Time PCR）法によって検査する場合には、マイクロチップ１００上で、ＲＮＡ抽出処理と、逆転写反応と、ＲＴ−ＰＣＲとを実行すれば良い。また、例えば、河水のシアン化物汚染を検査する場合には、マイクロチップ１００上で、イオンクロマトグラフィ（カラム操作や検出処理を含む）を実行すれば良い。 [Third Embodiment]
Hereinafter, as a third embodiment, various modifications relating to the microchip 100 will be described. Although the microchip 100 for DNA analysis has been described in the first embodiment, a waste liquid tank that realizes a closed system can be provided in the microchip 100 for other purposes. For example, when testing a subject's influenza virus infection by the RT-PCR (Real-Time PCR) method, RNA extraction processing, reverse transcription reaction, and RT-PCR may be performed on the microchip 100. .. Further, for example, when inspecting cyanide contamination of river water, ion chromatography (including column operation and detection processing) may be performed on the microchip 100.

また、廃液槽１２２の中に液体吸収材を封入して、廃液の流動を防止するようにしても良い。また、廃液槽１２２の中に滅菌剤や酸化／還元剤を封入するなどの、所望の用途に合わせた二次感染／二次汚染防止措置を施しても良い。 Further, a liquid absorbent may be sealed in the waste liquid tank 122 to prevent the flow of the waste liquid. Further, secondary infection / secondary contamination prevention measures may be taken according to the desired use, such as enclosing a sterilizing agent or an oxidizing / reducing agent in the waste liquid tank 122.

また、逆止弁構造１２３は、例えば、廃液槽１２２に液体が流入する際に開口するように、流路上に嵌め込まれる可撓性部材を用いて形成することができる。特に、プレート上に彫り込みを設けて流路などを形成する場合には、第１の実施形態のように弾性シートを積層して流路などを形成する場合と異なり、流路が数ミリ程度の幅を要する場合がある。この場合には、上記の可撓性部材によるもの、さらに、スイング式バルブやボール式バルブなどの公知の機構の逆止弁構造１２３を適用することもできる。 Further, the check valve structure 123 can be formed, for example, by using a flexible member fitted on the flow path so as to open when the liquid flows into the waste liquid tank 122. In particular, when engraving is provided on the plate to form a flow path or the like, the flow path is about several millimeters, unlike the case where elastic sheets are laminated to form the flow path or the like as in the first embodiment. It may take some width. In this case, the check valve structure 123 of a known mechanism such as a swing type valve or a ball type valve can be applied in addition to the above-mentioned flexible member.

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載され得るが、以下には限られない。 Some or all of the above embodiments may also be described, but not limited to:

（付記１）
サンプルに接触した液体が流れる流路と、
前記流路から液体が流入した際に膨張する閉鎖系廃液槽と、を備えたマイクロチップ。
（付記２）
前記閉鎖系廃液槽が伸長可能な弾性シートによって形成される付記１に記載のマイクロチップ。
（付記３）
前記流路及び前記閉鎖系廃液槽が、積層接着される複数枚の弾性シートに、非接着箇所を設けることによって形成される付記１又は２に記載のマイクロチップ。
（付記４）
前記閉鎖系廃液槽が、袋状部材によって形成される付記１に記載のマイクロチップ。
（付記５）
前記閉鎖系廃液槽がマイクロチップの内部に設けられる廃液槽収容スペースの中に収容され、当該閉鎖系廃液槽が膨張することによって前記廃液槽収容スペースに生じる陽圧を解除するための通気口が更に設けられる付記１〜４のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記６）
前記閉鎖系廃液槽から前記流路への前記液体の逆流を防止する逆止弁構造を更に備えた付記１〜５のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記７）
細胞溶解槽と、ＤＮＡ抽出槽とを更に備え、
前記閉鎖系廃液槽には、前記細胞溶解槽において溶解され、前記ＤＮＡ抽出槽においてＤＮＡが抽出された細胞サンプルの残渣が貯留される、付記１〜６のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記８）
前記閉鎖系廃液槽には、前記ＤＮＡ抽出槽においてＤＮＡの洗浄のために用いられる洗浄バッファが更に貯留される、付記７に記載のマイクロチップ。
（付記９）
前記逆止弁構造が、
複数枚の積層弾性シートの間の第１の中間層における非接着箇所として設けられ、前記閉鎖系廃液槽に対して直接接続される第１の流路と、
複数枚の積層弾性シートの間の第２の中間層における非接着箇所として設けられ、前記第１の流路よりも流路幅が狭く、前記第１の流路を経由して前記閉鎖系廃液槽に接続される第２の流路と、
前記第１及び第２の中間層に挟まれた弾性シート上に設けられ、前記第１の流路と前記第２の流路を接続する接続孔とによって形成される、付記６に記載のマイクロチップ。
（付記１０）
前記第１の流路は、前記接続孔を起点として２つの流路に分岐し、前記分岐した一方の流路は行き止まり流路であり、且つ、平面視において前記行き止まり流路の一部が前記第２の流路と重複している、付記９に記載のマイクロチップ。
（付記１１）
前記逆止弁構造が、前記流路上に嵌め込まれ、前記閉鎖系廃液槽に液体が流入する際に開口する可撓性部材を用いて形成される、付記６に記載のマイクロチップ。 (Appendix 1)
The flow path through which the liquid in contact with the sample flows and
A microchip including a closed waste liquid tank that expands when a liquid flows in from the flow path.
(Appendix 2)
The microchip according to Appendix 1, wherein the closed system waste liquid tank is formed of an stretchable elastic sheet.
(Appendix 3)
The microchip according to Appendix 1 or 2, wherein the flow path and the closed system waste liquid tank are formed by providing a non-adhesive portion on a plurality of elastic sheets to be laminated and adhered.
(Appendix 4)
The microchip according to Appendix 1, wherein the closed system waste liquid tank is formed of a bag-shaped member.
(Appendix 5)
The closed system waste liquid tank is housed in the waste liquid tank storage space provided inside the microchip, and a vent for releasing the positive pressure generated in the waste liquid tank storage space due to the expansion of the closed system waste liquid tank is provided. The microchip according to any one of Appendix 1 to 4, which is further provided.
(Appendix 6)
The microchip according to any one of Appendix 1 to 5, further comprising a check valve structure for preventing the backflow of the liquid from the closed system waste liquid tank to the flow path.
(Appendix 7)
Further equipped with a cell lysis tank and a DNA extraction tank,
The microchip according to any one of Supplementary note 1 to 6, wherein the closed system waste liquid tank stores the residue of a cell sample that has been lysed in the cell lysis tank and DNA has been extracted in the DNA extraction tank.
(Appendix 8)
The microchip according to Appendix 7, wherein a washing buffer used for washing DNA in the DNA extraction tank is further stored in the closed waste liquid tank.
(Appendix 9)
The check valve structure
A first flow path provided as a non-adhesive portion in the first intermediate layer between a plurality of laminated elastic sheets and directly connected to the closed system waste liquid tank, and a first flow path.
The closed system waste liquid is provided as a non-adhesive portion in the second intermediate layer between a plurality of laminated elastic sheets, has a flow path width narrower than that of the first flow path, and passes through the first flow path. The second flow path connected to the tank and
The micro according to Appendix 6, which is provided on an elastic sheet sandwiched between the first and second intermediate layers and is formed by a connection hole connecting the first flow path and the second flow path. Chip.
(Appendix 10)
The first flow path is branched into two flow paths starting from the connection hole, one of the branched flow paths is a dead end flow path, and a part of the dead end flow path is described in a plan view. The microchip according to Appendix 9, which overlaps with the second flow path.
(Appendix 11)
The microchip according to Appendix 6, wherein the check valve structure is fitted on the flow path and is formed by using a flexible member that opens when a liquid flows into the closed system waste liquid tank.

なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（請求の範囲を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせ、ないし選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。 The disclosure of the above patent documents shall be incorporated into this document by citation. Within the framework of the entire disclosure (including the scope of claims) of the present invention, it is possible to change or adjust the embodiments or examples based on the basic technical idea thereof. Further, various combinations or selections of various disclosure elements (including each element of each claim, each element of each embodiment or embodiment, each element of each drawing, etc.) within the scope of the claims of the present invention. Is possible. That is, it goes without saying that the present invention includes all disclosure including claims, and various modifications and modifications that can be made by those skilled in the art in accordance with the technical idea.

１０マイクロチップ制御装置
１１台座
１２テーブル
１３細胞溶解ユニット
１４ＰＣＲユニット
１５電気泳動ユニット
１６蓋
１７加圧穴
１８チューブ
１９電磁弁
２０Ｏ−リング
２１蓄圧器
２２コントローラ
２３ＤＮＡ抽出ユニット
２４電源部
２５表示部
１００マイクロチップ
１１１チップ本体
１１２スワブ受容部
１１３、１１３Ａ、１１３Ｂ流路
１１４、１１４Ａバルブ機構
１１５スワブ（綿棒）
１１６細胞溶解槽
１１７開口部
１２０バッファ・試薬槽
１２１ＤＮＡ抽出槽
１２２廃液槽
１２３逆止弁構造
１２４ＰＣＲ槽
１２５秤量槽
１２６電気泳動部
２１１〜２１４弾性シート
２１５樹脂プレート
２１６廃液槽収容スペース
２１７通気口
２１８接続孔
２１９弾性シート
２２０袋状部材
２４０液体槽
２５０流路
２６０、２７０バルブ機構
３０１サンプル流路
３０２キャピラリ
３０３ポリマ槽
３０４電極槽
３０５リザーバ
３０６ブリッジ 10 Microchip controller 11 Pedestal 12 Table 13 Cell lysis unit 14 PCR unit 15 Electrophoresis unit 16 Lid 17 Pressurized hole 18 Tube 19 Solenoid valve 20 O-ring 21 Accumulator 22 Controller 23 DNA extraction unit 24 Power supply unit 25 Display unit 100 Microchip 111 Chip body 112 Swab receiver 113, 113A, 113B Flow path 114, 114A Valve mechanism 115 Swab (cotton rod)
116 Cell lysis tank 117 Opening 120 Buffer / reagent tank 121 DNA extraction tank 122 Waste liquid tank 123 Check valve structure 124 PCR tank 125 Weighing tank 126 Electrophoresis unit 211-214 Elastic sheet 215 Resin plate 216 Waste liquid tank storage space 217 Vent 218 Connection hole 219 Elastic sheet 220 Bag-shaped member 240 Liquid tank 250 Flow path 260, 270 Valve mechanism 301 Sample flow path 302 Polymer tank 304 Electrode tank 305 Reservoir 306 Bridge

Claims

A first flow path and a second flow path through which the liquid in contact with the sample flows,
A closed system waste liquid tank that expands when a liquid flows in from the first flow path through the second flow path, and
A check valve structure for preventing the liquid in the closed waste liquid tank from flowing back to the first flow path via the second flow path is provided.
The first and second flow paths and the closed system waste liquid tank are formed by providing non-adhesive portions on a plurality of elastic sheets to be laminated and adhered.
A microchip whose check valve structure has the following characteristics.
Forming a first intermediate layer an intermediate layer formed by the plurality of the elastic sheet, each of the elastic sheet, non-adhesive for forming the first flow path to said first intermediate layer Has a place,
Forming a second intermediate layer an intermediate layer formed by the plurality of the elastic sheet, each of the elastic sheet, non-adhesive for forming the second flow path to said second intermediate layer Has a place,
The elastic sheet sandwiched between the first and second intermediate layers has a connecting portion that connects the first flow path and the second flow path.
The flow path width at the connection portion of the first flow path is narrower than the flow path width at the connection portion of the second flow path.

The microchip according to claim 1, wherein the closed system waste liquid tank is formed of an stretchable elastic sheet.

The closed system waste liquid tank is housed in the waste liquid tank storage space provided inside the microchip, and a vent for releasing the positive pressure generated in the waste liquid tank storage space due to the expansion of the closed system waste liquid tank is provided. The microchip according to claim 1 or 2, further provided.

Further equipped with a cell lysis tank and a DNA extraction tank,
The microchip according to any one of claims 1 to 3, wherein the cell sample residue lysed in the cell lysate tank and extracted with DNA in the DNA extraction tank is stored in the closed system waste liquid tank. ..

The microchip according to claim 4, wherein in the closed system waste liquid tank, a used washing buffer used for washing DNA in the DNA extraction tank is further stored.