JPWO2015141790A1 - マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置 - Google Patents

マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2015141790A1
JPWO2015141790A1 JP2016508801A JP2016508801A JPWO2015141790A1 JP WO2015141790 A1 JPWO2015141790 A1 JP WO2015141790A1 JP 2016508801 A JP2016508801 A JP 2016508801A JP 2016508801 A JP2016508801 A JP 2016508801A JP WO2015141790 A1 JPWO2015141790 A1 JP WO2015141790A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
flow path
channel
intermediate layer
opening
microchip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016508801A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6288245B2 (ja
Inventor
麻生川　稔
稔 麻生川
喜典 三品
喜典 三品
萩原　久
久 萩原
靖夫 飯村
靖夫 飯村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of JPWO2015141790A1 publication Critical patent/JPWO2015141790A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6288245B2 publication Critical patent/JP6288245B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/10—Processes for the isolation, preparation or purification of DNA or RNA
    • C12N15/1003—Extracting or separating nucleic acids from biological samples, e.g. pure separation or isolation methods; Conditions, buffers or apparatuses therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0809—Geometry, shape and general structure rectangular shaped
    • B01L2300/0816—Cards, e.g. flat sample carriers usually with flow in two horizontal directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0887—Laminated structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/12—Specific details about materials
    • B01L2300/123—Flexible; Elastomeric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0475—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure
    • B01L2400/0481—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific mechanical means and fluid pressure squeezing of channels or chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0622—Valves, specific forms thereof distribution valves, valves having multiple inlets and/or outlets, e.g. metering valves, multi-way valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0633—Valves, specific forms thereof with moving parts
    • B01L2400/0655—Valves, specific forms thereof with moving parts pinch valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0073—Fabrication methods specifically adapted for microvalves
    • F16K2099/008—Multi-layer fabrications
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • F16K2099/0082—Microvalves adapted for a particular use
    • F16K2099/0084—Chemistry or biology, e.g. "lab-on-a-chip" technology
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
    • G01N27/416—Systems
    • G01N27/447—Systems using electrophoresis
    • G01N27/44756—Apparatus specially adapted therefor
    • G01N27/44791—Microapparatus
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/72—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables
    • G01N27/74—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids
    • G01N27/745—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating magnetic variables of fluids for detecting magnetic beads used in biochemical assays

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

流路設計の自由度が高いマイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置を提供する。マイクロチップは、積層された複数の弾性シートを有し、弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、第２中間層として、第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、第３中間層として、第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される。

Description

［関連出願についての記載］
本発明は、日本国特許出願：特願２０１４−０５８２３０号（２０１４年 ３月２０日出願）に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置に関する。
近年、マイクロチップ上でＰＣＲ（Polymerase Chain Reaction）などの生化学反応を実行する技術が開発されている。例えば、特許文献１には、弾性部材を含むシート（プレート）を積層して成るマイクロチップが開示されている。
このマイクロチップは、第１シート及び第２シートを接着する際に一部分を非接着とすることによって、第１シート及び第２シートの間に反応槽や流路が形成可能に構成される。また、マイクロチップは、第２シート及び第３シートの間に加圧路が形成可能に構成される。
そして、反応槽間での液体輸送の際に、液体輸送に使用する流路については加圧路から加圧媒体を放出して加圧路を収縮させることで流路を開放させ、その他の流路については加圧路へ加圧媒体を注入して加圧路を膨張させることで流路を閉鎖するようにマイクロチップを制御する制御装置も特許文献１に開示されている。
国際公開第２００９／１１９６９８号
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、上記先行技術文献は、本書に引用をもって組み込むものとする。
以下では、図１８及び１９を参照しつつ特許文献１に開示されるマイクロチップの問題点を説明する。図１８Ａに示すように、流路Ａ〜Ｃに対する加圧路Ａ〜Ｃが反応槽の縁まで延在しない場合には、流路Ａから反応槽へ液体を流入させた後でも流路Ａに液体試薬が残留し、更に、反応槽から流路Ｂ、Ｃへ液体が流出する。そのため、図１８Ｂに示すように、加圧路Ａ〜Ｃを反応槽の縁まで延在させることが望ましい。
しかしながら、加圧路を反応槽の縁まで延在させようとすると、反応槽に接続可能な流路の本数が著しく制限される。具体的には、図１９Ａに示すように、更なる流路を追加しようとしても、既存の加圧路と新たに加圧路を配する領域とが重複するため流路を追加することができない場合がある。また、図１９Ｂに示すように、流路を追加することができた場合であっても、流路の本数が増加するにつれて加圧路間の距離が短くなるため、シート間の接着が剥がれて加圧路が連通しやすくなる。
以上のように、特許文献１に開示されるマイクロチップでは、流路の本数や配置に制限が多く、流路を自由に設計することができないという問題点があった。従って、本発明は、流路設計の自由度が高いマイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置を提供することを目的とする。
本発明の一視点において、積層された複数の弾性シートを有し、前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップ提供される。
また、本発明の一視点において、積層された複数の弾性シートを有し、前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉じるよう制御するマイクロチップ制御方法が提供される。
また、本発明の一視点において、積層された複数の弾性シートを有し、前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に加圧媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉鎖するよう制御するマイクロチップ制御装置が提供される。
本発明の各視点によれば、流路設計の自由度が高いマイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置が提供される。
マイクロチップ１００の概要を示す図である。 マイクロチップ１００の概要を示す図である。 マイクロチップ１００の概要を示す図である。 マイクロチップ１００の概要を示す図である。 マイクロチップ制御装置１０の一例を示す図である。 マイクロチップ２００の一例を示す図である。 ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０の一例を示す図である。 サンプル溶液注入部２４１の一例を示す図である。 マイクロチップ内での液体輸送機構の一例を説明するための図である。 マイクロチップ制御装置１０による流路開閉及び液体輸送の流れの一例を示すフローチャートである。 電気泳動部２８０の一例を示す図である。 マイクロチップ制御装置１０によるＤＮＡ解析処理の流れの一例を示すフローチャートである。 マイクロチップ１００の変化形態の一例を示す図である。 マイクロチップ１００の変化形態の一例を示す図である。 マイクロチップ１００の変化形態の一例を示す図である。 マイクロチップ１００の変化形態の一例を示す図である。 マイクロチップ１００の変化形態の一例を示す図である。 特許文献１に記載の技術の問題点を説明するための図である。 特許文献１に記載の技術の問題点を説明するための図である。
以下では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が、図示の態様に限定することを意図するものではない。また、図面参照符号は、説明の理解を助けるために便宜上付記したものに過ぎない。
まず、マイクロチップ１００の概要について図１を用いて説明する。マイクロチップ１００は、図１に示すように、積層された複数の弾性シート１１１〜１１４を有する。弾性シート１１１〜１１４同士の一部は非接着であり、少なくとも３層の中間層が形成可能である。そして、第１中間層として液体が流通する第１流路１３１及び第２流路１３２が形成され、第２中間層として第１流路１３１を開閉する第１流路開閉部１４１が形成され、第３中間層として第２流路１３２を開閉する第２流路開閉部１４２が形成される。なお、図１Ａはマイクロチップ１００の斜視図であり、流路１３１、１３２は概念的に図示している。図１Ｂは、第１中間層の概念図であり、破線は、第２中間層及び第３中間層として配される各構成を意味する。
具体的一例を挙げて説明すると、マイクロチップ１００では、図２Ａに示すように、第１の弾性シート１１１、第２の弾性シート１１２、第３の弾性シート１１３、第４の弾性シート１１４、樹脂プレート１１５、１１６を積層して成る。具体的には、マイクロチップ１００は、樹脂プレート１１５上に第４の弾性シート１１４、第４の弾性シート１１４上に第３の弾性シート１１３を、第３の弾性シート１１３上に第２の弾性シート１１２を、第２の弾性シート１１２上に第１の弾性シート１１１を、第１の弾性シート１１１上に樹脂プレート１１６を積層して成る。弾性シート１１１〜１１４の一部は非接着であり、少なくとも３層の中間層が形成可能である。すなわち、非接着箇所は液体や気体などを注入して膨張させることができ、その際に弾性シート１１１〜１１４の間に中間層が形成される。ここで、第１の弾性シート１１１と第２の弾性シート１１２の中間層を第１中間層と称し、第２の弾性シート１１２と第３の弾性シート１１３の間の中間層を第２中間層と称し、第３の弾性シート１１３と第４の弾性シート１１４の間の中間層を第３中間層と称する。
そして、マイクロチップ１００は、図２Ｂに示すように、第１中間層として、液体を容れる液体槽１２１〜１２３と、流路１３１、１３２とが形成される。流路１３１は液体槽１２１と液体槽１２２を連通し、流路１３２は液体槽１２２と液体槽１２３を連通する。また、マイクロチップ１００は、第２中間層として流路開閉部１４１が形成され、そして、第３中間層として第２流路開閉部１４２が形成される。なお、図２Ａでは、液体槽１２１〜１２３及び流路１３１、１３２を概念的に図示している。また、図２Ｂの破線は実線で示される構成の下層に配される構成を意味する。
各中間層の構造について図２Ａに示すＸ−Ｘ´の断面図である図３Ａ〜Ｃを用いて具体的に説明する。液体や空気などの媒体が注入される前のマイクロチップ１００は、図３Ａに示すように第４の弾性シート１１４とプレート１１５との間に空間部１１７を有する。また、樹脂プレート１１６は、液体槽１２２に対応する箇所が貫通しており、加圧媒体を出し入れする制御孔１１６Ａを有する。図３の破線は非接着箇所を示す。すなわち、樹脂プレート１１６と第１の弾性シート１１１は液体槽１２２に対応する箇所が非接着であり、第１の弾性シート１１１と第２の弾性シート１１２は流路１３１、１３２及び液体槽１２２に対応する箇所が非接着である。また、第２の弾性シート１１２と第３の弾性シート１１３は第１流路開閉部１４１に対応する箇所が非接着であり、第３の弾性シート１１３と第４の弾性シート１１４は第２流路開閉部１４２に対応する箇所が非接着である。また、第４の弾性シート１１４と樹脂プレート１１５は流路開閉部１４１、１４２に対応する箇所が非接着である。図３Ａに示した箇所では第４の弾性シート１１４と樹脂プレート１１５の間に空間部１１７が介在しており、非接着である。
図３Ｂは流路１３１を介して液体槽１２２へ液体を流入する最中の樹脂プレート１１６の状態を示す。すなわち、樹脂プレート１１６の外部から加圧媒体が注入することで第２流路開閉部１４２が膨張し、弾性シート１１４は樹脂プレート１１５と接触するまで押し下げられている。一方で弾性シート１１１〜１１３は、樹脂プレート１１６に押しつけられた状態になっており、結果として流路１３２は閉じられている。また、流路１３１及び液体槽１２２に液体が導入されることによって弾性シート１１２〜１１４が押し下げられる。そのため、図３Ａにおける空間部１１７は、図３Ｂで消失している。
図３Ｃは液体槽１２２へ液体を流入した後の樹脂プレート１１６の状態を示す。すなわち、樹脂プレート１１６の外部から加圧媒体が注入することで第１流路開閉部１４１が膨張し、結果として流路１３１が閉じられ、液体は液体槽１２２に溜まる。
図３Ｃで明らかなように、マイクロチップ１００では、第２中間層として第１流路開閉部１４１が形成され、第３中間層として第２流路開閉部１４２が形成される。すなわち、第１流路開閉部１４１と、第２流路開閉部１４２は、互いに異なる段の中間層として形成され、第３の弾性シート１１３を介して隔てられている。そのため、弾性シート間の接着が剥がれて流路開閉部１４１、１４２が連通することは無い。また、液体槽１２２に接続する流路を新たに追加する場合には、近接する流路に対する流路開閉部を異なる中間層として形成すればよい。例えば、図４に示すように、液体槽１２２に接続する流路１３１〜１３４を液体槽１２２の周囲に放射線状に配し、液体槽１２２の対角線上に配される流路１３１、１３２に対する流路開閉部１４１、１４２を第２中間層として形成し、流路１３１、１３２と直行する流路１３３、１３４に対する流路開閉部１４３、１４４を異なる第３中間層として形成すればよい。あるいは、更なる第５の弾性シートを第４の弾性シート１１４と樹脂プレート１１５の間に追加して、第４の弾性シートと第５の弾性シートの間の中間層として追加した流路に対する流路開閉部を形成してもよい。
このように、一実施形態に係るマイクロチップ１００は、流路開閉部の重複を懸念せずに流路を追加することができるし、流路の追加によって流路開閉部の連通が生じやすくなるという弊害もない。つまり、マイクロチップ１００は、流路設計の自由度が高い。
［第１の実施形態］
以下では、図面を参照しつつ具体的な一例を挙げて、マイクロチップ及びその制御方法を説明する。図５に示すマイクロチップ２００は、図１〜４に示したマイクロチップ１００の一例であり、ＤＮＡ（deoxyribonucleic acid）解析（ＰＣＲ及び電気泳動）を実行するためのものである。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、温度制御ユニット１３、電気泳動ユニット１４が配置される。さらに、台座１１と蓋１５は、ヒンジ１６を介して接続されており、蓋１５の開閉が可能である。
マイクロチップ２００は、テーブル１２に設けられたピン１７Ａとピン１７Ｂを、マイクロチップ２００に設けられたピン穴２１７Ａと２１７Ｂ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。マイクロチップ２００をテーブル１２に載置した状態で、蓋１５を閉じると、マイクロチップ２００のＰＣＲ部２４５及び変性部２４６が、温度制御ユニット１３と接触する。また、蓋１５を閉じることで、マイクロチップ２００の電気泳動部２８０が電気泳動ユニット１４の表面と接触すると共に、マイクロチップ２００に設けられた電極孔２１９を介してサンプル流路２８１及びキャピラリ２８２の電極槽２８４に電極１８が挿入される。
蓋１５には、複数の加圧穴１９が設けられている。これらの加圧穴１９に対応する蓋１５の領域は貫通しており、加圧穴１９はチューブ２１を介して電磁弁２２に接続されている。また、蓋１５を閉じることで、蓋１５に設けられた加圧穴１９と、マイクロチップ２００上の媒体出入孔２２０などの各種制御孔とを接続する。なお、加圧穴１９と制御孔とはＯ−リング２０（図８参照）などの密封機構を介在させて密着することが好ましい。
蓄圧器２３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２４が電磁弁２２を制御することで、加圧穴１９を介してマイクロチップ２００上の制御孔（媒体出入孔２２０を含む）へ加圧媒体を出し入れする。なお、蓄圧器２３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。なお、マイクロチップ制御装置１０による流路開閉機構及び液体輸送機構については後に詳述する。
蓋１５には、サンプル溶液からサンプルＤＮＡを抽出するためのＤＮＡ抽出ユニット２５が配置される。ＤＮＡ抽出ユニット２５は、例えば、磁性ビーズ（シリカ）を用いてサンプルＤＮＡを抽出する場合には、磁性ビーズを吸着する電磁石などである。ＤＮＡ抽出ユニット２５は、電源部２６から電力の供給を受けることで、マイクロチップ２００上のＤＮＡ抽出部２４４に磁場を発生させる。コントローラ２４は、電源部２６に対して、ＤＮＡ抽出ユニット２５への電力の供給及びその停止を指示することで、ＤＮＡ抽出ユニット２５の励磁を制御する。なお、ＤＮＡ抽出方法は、磁性ビーズを用いた方法に限定されるものでは無く、シリカビーズカラムを用いてＤＮＡを抽出しても良い（例えば、キアゲン社：QIAampなどを参照）。
温度制御ユニット１３は、ＰＣＲ及び変性処理を実行するための温度制御機構を有する。具体的には、温度制御ユニット１３は、温度センサ、伝熱材、ペルチェ素子、放熱板等を含み、温度センサからＰＣＲ部２４５及び変性部２４６の温度を取得し、取得した温度に基づいてペルチェ素子の発熱又は冷却を制御することで、ＰＣＲ部２４５及び変性部２４６の温度制御を実現する。
電気泳動ユニット１４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２６を介して電極１８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１４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２７を介して出力する。
マイクロチップ２００は、図６に示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０と、電気泳動部２８０とを有する。ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０は、樹脂プレート２１５上に第４の弾性シート２１４、第４の弾性シート２１４上に第３の弾性シート２１３を、第３の弾性シート２１３上に第２の弾性シート２１２を、第２の弾性シート２１２上に第１の弾性シート２１１を、第１の弾性シート２１１上に樹脂プレート２１６を積層して成る。弾性シート２１１〜２１４同士は一部を除いて接着される。非接着箇所は液体や空気などの媒体を注入して膨張させることができ、その際に弾性シート２１１〜２１４の間に中間層が形成される。ここで、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート２１２の中間層を第１中間層と称し、第２の弾性シート２１２と第３の弾性シート２１３の中間層を第２中間層と称し、第３の弾性シート２１３と第４の弾性シート２１４の中間層を第３中間層と称する。
弾性シート２１１〜２１４は、伸縮性、耐熱性、耐酸・アルカリ性を有することが望ましい。樹脂プレート２１５、２１６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。なお、樹脂プレート２１５は、マイクロチップ制御装置１０の台座１１に備えることも可能である。樹脂プレート２１６上には、ピン穴２１７Ａ、媒体出入孔２２０などの各種制御孔が形成される。また、電気泳動部２８０上には、ピン穴２１７Ｂ、電極孔２１９などの各種制御孔が設けられる。なお、図６は、明瞭化のために一部簡略化している。
図７は、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０の概念図である。図７Ａに示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０はサンプル溶液注入部２４１、洗浄バッファ注入部２４２、溶出バッファ注入部２４３を有し、第１中間層として、ＤＮＡ抽出部２４４、ＰＣＲ部２４５、変性部２４６、秤量部２４７が形成される。サンプル溶液注入部２４１は流路２５０Ａに接続され、洗浄バッファ注入部２４２は流路２５０Ｂに接続され、溶出バッファ注入部２４３は流路２５０Ｃに接続され、流路２５０Ａ〜Ｃは合流点２４８において合流し、流路２５０Ｄを介してＤＮＡ抽出部２４４へ接続される。また、ＤＮＡ抽出部２４４は、流路２５０Ｅとも接続され、流路２５０Ｅは分流点２４９において分流して、流路２５０Ｆとして複数のＰＣＲ部２４５に接続される。各ＰＣＲ部２４５は、各々に対する変性部２４６へ流路２５０Ｇを介して接続され、さらに、変性部２４６から流路２５０Ｈを介して秤量部２４７へ接続される。秤量部２４７は流路２５０Ｉを介して電気泳動部２８０へ接続される。なお、流路２５０などは、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート２１２の間の非接着箇所であり、そこへ液体などが入り込むことによって形成される。すなわち、第４の弾性シート２１４と樹脂プレート２１５の間には空間部２９０が設けられており、流路２５０などの形成時には、空間部２９０へ弾性シート２１４が押し下げられる（図８、図９を参照）。
図７Ｂに示すように、ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部２４０において、第２の弾性シート２１２と第３の弾性シート２１３の間の第２中間層として、流路２５０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉに対する流路開閉部２６０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉが形成される。また、図７Ｃに示すように、第３の弾性シート２１３と第４の弾性シート２１４の間の第３中間層として、流路２５０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈに対する流路開閉部２７０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈが形成される。
図７Ｂに示すように、流路開閉部２６０Ａは流路２５０Ａの上流側（すなわち、サンプル溶液注入部２４１側）に媒体流路２６１Ａを有し、第２の弾性シート２１２、第１中間層、第１の弾性シート２１１、樹脂プレート２１６を貫通する媒体出入孔２２０Ａを介して、蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。また、流路開閉部２７０Ｂは、図７Ｃに示すように、流路２５０Ｂの上流側（すなわち、洗浄バッファ注入部２４２側）に媒体流路２７１Ｂを有し、第３の弾性シート２１３、第２中間層、第２の弾性シート２１２、第１中間層、第１の弾性シート２１１、樹脂プレート２１６を貫通する媒体出入孔２２０Ｂを介して、蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。なお、図７では、媒体流路２６１Ａ、媒体出入孔２２０Ａ、媒体流路２７１Ｂ、媒体出入孔２２０Ｂのみを図示し、その他は省略している。
サンプル溶液注入部２４１は、図８に示すように、樹脂プレート２１６及び第１の弾性シート２１１を貫通する貫通孔であり、操作者（マニュアル操作ないし自動注入手段）によってサンプル溶液が注入され、カバーフィルム２４１Ａによって覆われる。サンプル溶液は、リシスバッファ（例えば、ＳＤＳ／ＬｉＯＡｃ溶液（ドデシル硫酸ナトリウム／酢酸リチウム溶液））に被験者から採取した細胞（例えば、口腔内粘膜、血液、体液など）を懸濁した溶液である。具体的には、サンプル溶液注入部２４１は、カバーフィルム２４１Ａ、Ｏ−リング２０を介して蓋１５に設けられた加圧穴１９に接続される。なお、以下では、加圧穴１９はＯ−リング２０を含むものとし、Ｏ−リング２０についての説明を省略する。
サンプル溶液注入部２４１から流路２５０Ａ、Ｄを介して、ＤＮＡ抽出部２４４へサンプル溶液を移動させる場合に、マイクロチップ制御装置１０は、まず、流路開閉部２６０Ｃ、Ｅ及び流路開閉部２７０Ｂへ加圧媒体を注入して流路２５０Ｂ、Ｃ、Ｅを閉鎖する。そして、流路開閉部２６０Ａ及び流路開閉部２７０Ｄから加圧媒体を放出して流路２５０Ａ、Ｄを開放する。そして、図８Ｂに示すように、マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液注入部２４１へ加圧媒体を印加してカバーフィルム２４１Ａを押し下げることで、サンプル溶液を流路２５０Ａへ押し出す。
洗浄バッファ注入部２４２は、流路２５０Ｂに対する流路開閉部２７０Ｂが第３中間層として配される他はサンプル溶液注入部２４１と同様の構成を有し、操作者によって洗浄バッファが注入される。洗浄バッファは、例えば、Ｔｒｉｓ（tris（hydroxymethyl）aminomethane）バッファである。
溶出バッファ注入部２４３はサンプル溶液注入部２４１と同様の構成を有し、操作者によって溶出バッファが注入される。溶出バッファはＤＮＡ抽出部２４４（具体的には磁性ビーズ）からＤＮＡを溶出するバッファであり、プライマー伸長反応を行うポリメラーゼも含む。
ここで、マイクロチップ制御装置１０による流路開閉機構及び液体輸送機構について説明する。マイクロチップ制御装置１０は、第１流路を介して液体を流通させる際に、第１流路開閉部から媒体を放出して第１流路開閉部を収縮させることで第１流路を開け、第２流路開閉部に媒体を注入して第２流路開閉部を膨張させることで第２流路を閉じるよう制御する。具体的には、図９、図１０に示すように、液体槽２４０Ａに充填した液体を、流路２５０Ｙを介して液体槽２４０Ｂへ移動させる場合のマイクロチップ内での液体輸送機構について説明する。なお、ＤＮＡ抽出部２４４、ＰＣＲ部２４５、変性部２４６、秤量部２４７は、「液体槽」に対応する。図９Ａに示すように、液体槽２４０Ａは、第１の弾性シート２１１と第２の弾性シート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２１６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１５に設けられた加圧穴１９Ａ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１９Ｂを介して加圧媒体が出し入れ可能である。流路２５０Ｘ〜Ｚは、流路開閉部２７０Ｘ、２６０Ｙ、２７０Ｚに加圧媒体が注入されているため、閉鎖されている（図１０、開始前）。
このような前提の下、マイクロチップ制御装置１０は、まず、流路開閉部２６０Ｙから加圧媒体を放出（図１０、ステップＳ０１）することで流路２５０Ｙを開放し、加圧穴１９Ａを介して液体槽２４０Ａへ加圧媒体を印加する（図１０、ステップＳ０２）。その結果、図９Ｂ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、第１の弾性シート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（図１０、ステップＳ０３のＹＥＳ）、液体槽２４０Ａから液体を排出したと判断すると、図７Ｃに示すように、流路２５０Ｙの上流側（すなわち、液体槽２４０Ａ側）から、流路開閉部２６０Ｙへ加圧媒体を注入する（図１０、ステップＳ０４）。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。
図７の説明に戻ると、ＤＮＡ抽出部２４４は、サンプル溶液からＤＮＡを抽出するために設けられた機構である。例えば、ＤＮＡ抽出部２４４には、磁性ビーズ（シリカ）が予め封入され、コントローラ２４及びＤＮＡ抽出ユニット２５の制御によって、サンプル溶液からＤＮＡが抽出される。
ＤＮＡ抽出処理について具体的に説明すると、マイクロチップ制御装置１０は、ＤＮＡ抽出ユニット２５として電磁石を有し、ＤＮＡ抽出部２４４にはシリカでコーティングされた磁性ビーズが予め封入される。マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液注入部２４１に注入されたサンプル溶液をＤＮＡ抽出部２４４に移動させて、ＤＮＡ抽出部２４４に封入された磁性ビーズ（シリカ）にサンプルＤＮＡを吸着させる。そして、洗浄バッファ注入部２４２内の洗浄バッファで磁性ビーズを洗浄することでサンプルＤＮＡを抽出する。なお、マイクロチップ制御装置１０は、サンプル溶液及び洗浄バッファを排水口（図示しない）から排出するが、その際に電磁石に磁性ビーズを吸着させることで、サンプル溶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。
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。
ＰＣＲ部２４５は、ＰＣＲを実行する。具体的には、ＰＣＲ部２４５には、プライマーセットが予め封入されており、温度制御ユニット１３による温度制御を受けてＰＣＲを実行する。具体的には、樹脂プレート２１５は、ＰＣＲ部２４５に対応する箇所が貫通しており、温度制御ユニット１３から突き出た温度制御ピンが、第２の弾性シートを介してＰＣＲ部２４５へ接する。プライマーセットは、例えば、所定のマイクロサテライトのＤＮＡを増幅するため、すなわち、ＤＮＡ鑑定のためのプライマーセットなどであり、温度制御条件は、増幅目的のＤＮＡの長さや塩基配列に応じて調節可能である。
変性部２４６は、アンプリコンを１本鎖ＤＮＡに変性する。具体的には、変性部２４６は、温度制御ユニット１３による温度制御を受けて、アンプリコンを含む溶液を過熱して２本差ＤＮＡを１本鎖ＤＮＡに変性する。なお、変性部２４６に、ホルムアミドなどの変性試薬を予め封入する、又は、適宜注入するようにしてもよい。
秤量部２４７は、アンプリコンを含む溶液を秤取るための機構である。具体的には、秤量部２４７は変性部２４６よりも小さく形成され、マイクロチップ制御装置１０は、変性部２４６及び秤量部２４７間の液体輸送の際に、変性部２４６内の溶液が秤量部２４７へ完全に移動していない状態で流路２５０Ｈを閉鎖する。言い換えると、マイクロチップ制御装置１０は、変性部２４６内に溶液の一部を残留させることで、アンプリコンを含む溶液を秤取る。
電気泳動部２８０は、図１１に示すように、サンプル流路２８１、キャピラリ２８２及びポリマ注入部２８３を有する。具体的には、サンプル流路２８１は、電極槽２８４Ａを介して流路２５０Ｉと接続され、流路２５０Ｉの反対側の端でリザーバ２８４Ｄと接続される。リザーバ２８４Ｄは、サンプル流路２８１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２８２は、電極槽２８４Ｂ、Ｃ、及び流路２５０Ｊを介してポリマ注入部２８３と接続される。また、サンプル流路２８１とキャピラリ２８２は平行して延在し、サンプル流路２８１とキャピラリ２８２に直交するブリッジ流路２８５により接続されている。電極槽２８４Ａ〜Ｃには、蓋１５に取り付けられた電極１８が挿入される。
このような構成の下での、キャピラリ２８２へのサンプルインジェクションと、キャピラリ電気泳動を説明する。マイクロチップ制御装置１０は、加圧穴１９から加圧媒体を注入してポリマ注入部２８３を圧縮する。その結果、ポリマ注入部２８３に充填されたポリマが流路２５０Ｊ及び電極槽２８４Ｃを介してキャピラリ２８２に移動し、最終的に電極槽Ｂへ到達する。
次に、マイクロチップ制御装置１０は、秤量部２４７に対して加圧媒体を印加して、秤量部２４７内の溶液をサンプル流路２８１へ移動させる。最終的に、溶液はサンプル流路２８１を充填しリザーバ２８４Ｄへ到達する。次に、マイクロチップ制御装置１０は、電極槽２８４Ａ及びリザーバ２８４Ｄへ加圧媒体を印加することでサンプル流路２８１内の溶液を加圧し、同時に、ポリマ注入部２８３及び電極槽２８４Ｂへ加圧媒体を印加することでキャピラリ２８２内のポリマを加圧する。その結果、サンプル流路２８１内の溶液及びキャピラリ２８２内のポリマがブリッジ流路２８５へ流れ込む。その際、ブリッジ流路２８５内に存在する空気は空気透過性のフィルムを介して排出され、ポリマとサンプルの両端面が接触して界面を形成する。
続いて、マイクロチップ制御装置１０は、電極槽２８４Ａに挿入された電極１８と、電極槽２８４Ｃに挿入された電極１８との間に直流電圧を流し、サンプル流路２８１内のアンプリコンをキャピラリ２８２へ移動させることで、サンプルインジェクションを行う。
サンプルインジェクションが終わると、マイクロチップ制御装置１０は、電極槽２８４Ｂに挿入された電極１８と、電極槽２８４Ｃに挿入された電極１８との間に直流電圧を流して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１４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２７を介して出力する。
次に、マイクロチップ制御装置１０によるＤＮＡ解析処理の流れを説明する。なお、マイクロチップ制御装置１０による流路開閉処理及び液体輸送処理については、説明の簡素化のために省略する。先ず、サンプル溶液、洗浄バッファ、溶出バッファ及びポリマが充填されたマイクロチップ２００がユーザによってマイクロチップ制御装置１０にセットされる。その後、マイクロチップ制御装置１０は、図１２に示すようにＤＮＡ抽出ユニット２５においてＤＮＡ抽出処理を実行する（ステップＳ１０１）。
次に、マイクロチップ制御装置１０は、温度制御ユニット１３において、ＰＣＲ（ステップＳ１０２）と、変性処理（ステップＳ１０３）を実行する。そして、マイクロチップ制御装置１０は、電気泳動ユニット１４において、キャピラリ電気泳動と標識検出処理とを実行し（ステップＳ１０４）、表示部２７を介して検出結果を出力する（ステップＳ１０５）。
上述のように、マイクロチップ２００は、流路開閉部２６０、２７０が弾性シートによって隔てられる第２中間層及び第３中間層として形成されるので、流路開閉部２６０、２７０が連通する危険性が減少する。特に、近接する流路２５０の流路開閉部２６０、２７０（例えば、流路２５０Ａに対する流路開閉部２６０Ａと、流路２５０Ｂに対する流路開閉部２７０Ｂ）は、第２中間層及び第３中間層として形成されることが好ましい。
なお、図１〜４では、流路１３１、１３２などの下層に、流路開閉部１４１、１４２を形成する場合を説明した。すなわち、図１〜４のマイクロチップ１００は、第４の弾性シート１１４上に第３の弾性シート１１３を、当該第３の弾性シート１１３上に第２の弾性シート１１２を、当該第２の弾性シート１１２上に第１の弾性シート１１１を積層して成るマイクロチップ１００であって、流路１３１、１３２などの第１中間層は、第１の弾性シート１１１と第２の弾性シート１１２の間に形成される。しかしながら、各中間層の上下関係は任意に変更することが可能である。
例えば、図１３Ａ、Ｂに示すように、流路１３１、１３２などの第１中間層は、第２の弾性シート１１２と第３の弾性シート１１３の間にあってもよい。言い換えると、流路１３１、１３２などを、流路開閉部１４１、１４２の間に挟むように構成することも可能である。
または、図１４Ａ、Ｂに示すように、第１中間層は、第３の弾性シート１１３と第４の弾性シート１１４の間にあってもよい。言い換えると、流路開閉部１４１、１４２の下層に流路１３１、１３２などが形成されるようにしてもよい。なお、図１３Ａ及び図１４Ａにおいて、破線は、実線で示される構成の下層に配される構成を意味する。
また、本願開示の効果は、複数の流路が密集する部分や、複数の流路が合流する部分でも生じ得る。例えば、図１５に示すように、平行に走る流路１３１、１３２が近接する場合に、流路１３１に対する流路開閉部１４１を第２中間層として形成し、流路１３２に対する流路開閉部１４２を第３中間層としてとして形成する。このようにすれば、流路開閉部１４１、１４２が連通する危険性が減少する。
そして、更なる流路１３３を追加する場合には、流路１３１と流路１３３の間の最短距離及び流路１３２と流路１３３の間の最短距離に応じた中間層として更なる流路開閉部１４３を形成すればよい。具体的には、図１６Ａに示すように、流路１３１と流路１３３の間の最短距離ｄ１が流路１３２と流路１３３流路の間の最短距離ｄ２よりも短い場合には、流路１３１の流路開閉部１４１を第２中間層として形成し、流路１３２の流路開閉部１４２と流路１３３の流路開閉部１４３を第３中間層として形成する。また、図１６Ｂに示すように、流路１３１と流路１３３の間の最短距離が流路１３２と流路１３３の間の最短距離よりも長い場合には、流路１３１の流路開閉部１４１と流路１３３の流路開閉部１４３を第２中間層として形成し、流路１３２の流路開閉部１４２を第３中間層として形成する。なお、流路１３１と流路１３３の間の最短距離ｄ１及び流路１３２と流路１３３流路の間の最短距離ｄ２が所定値以下である場合には、第５の弾性シートを積層して設けられる第４中間層として流路開閉部１４３を形成するようにしてもよい。
また、流路１３１、１３２が接続される液体槽１２２へ、更なる流路１３３を接続する場合には、各流路１３１〜１３３を液体槽へ放射状に接続し、各流路の間の劣角の大きさに応じた中間層として流路開閉部１４１〜１４３を形成すればよい。具体的には、図１７Ａ、Ｂに示すように、流路１３１及び流路１３２の間の劣角（α）が最も小さく、流路１３１と流路１３３の間の劣角（β）が流路１３２と流路１３３の間の劣角（γ）よりも小さい場合には、流路１３１の流路開閉部１４１を第２中間層として形成し、流路１３２の流路開閉部１４２と流路１３３の流路開閉部１４３を第３中間層として形成する。また、図１７Ｃ、Ｄに示すように、流路１３１と流路１３３の間の劣角（β）が流路１３２と流路１３３の間の劣角（γ）よりも大きい場合には、流路１３１の流路開閉部１４１と流路１３３の流路開閉部１４３を第２中間層として形成し、流路１３２の流路開閉部１４２を第３中間層として形成する。なお、流路１３１と流路１３３の間の劣角（β）及び流路１３２と流路１３３の間の劣角（γ）が所定値以下である場合には、第５の弾性シートを積層して設けられる第４中間層として流路開閉部１４３を形成するようにしてもよい。
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。
（付記１）
積層された複数の弾性シートを有し、
前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップ。
（付記２）
前記第１流路開閉部及び前記第２流路開閉部は、媒体が注入された場合には膨張して各々に対応する流路を閉じ、注入された媒体を放出した場合には収縮して各々に対応する流路を開ける付記１に記載のマイクロチップ。
（付記３）
前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の積層方向上方に形成される付記１又は２に記載のマイクロチップ。
（付記４）
前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の中間に形成される付記１又は２に記載のマイクロチップ。
（付記５）
前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の積層方向下方に形成される付記１又は２に記載のマイクロチップ。
（付記６）
前記第１流路及び前記第２流路が互いに並走するように形成される付記１〜５のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記７）
第１中間層として、第３流路が形成され、
前記第３流路を開閉する第３流路開閉部が、前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１及び前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２に応じた中間層として形成される付記１〜６のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記８）
前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路は、前記第１流路と前記第２流路とが最も近接するように形成され、
前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１が前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２よりも短い場合には前記第３流路開閉部は前記第３中間層として形成され、前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１が前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２よりも長い場合には前記第３流路開閉部は前記第２中間層として形成される付記７に記載のマイクロチップ。
（付記９）
前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１及び前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２が所定値以下である場合には、前記第３流路開閉部が第４中間層として形成される付記７に記載のマイクロチップ。
（付記１０）
第１中間層として液体を容れる液体槽が形成され、
前記第１流路及び前記第２流路は、各々の一端が同一の液体槽に接続される付記１〜５のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記１１）
第１中間層として、第３流路が形成され、
前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路が同一の液体槽へ放射状に接続され、
前記第３流路を開閉する第３流路開閉部が前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βの大きさ及び前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γの大きさに応じた中間層として形成される付記１〜５のいずれか１つに記載のマイクロチップ。
（付記１２）
前記第１流路及び前記第２流路の間の劣角αが最も小さく、
前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βが前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γよりも小さい場合には前記第３流路開閉部は前記第３中間層として形成され、前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βが前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γよりも大きい場合には前記第３流路開閉部は前記第２中間層として形成される付記１１に記載のマイクロチップ。
（付記１３）
前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βの大きさ及び前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γの大きさが所定値以下である場合に、前記第３流路開閉部が第４中間層として形成される付記１１に記載のマイクロチップ。
（付記１４）
積層された複数の弾性シートを有し、
前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、
前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉じるよう制御するマイクロチップ制御方法。
（付記１５）
積層された複数の弾性シートを有し、
前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、
前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉鎖するよう制御するマイクロチップ制御装置。
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、本発明の全開示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。
１０ マイクロチップ制御装置
１１ 台座
１２ テーブル
１３ 温度制御ユニット
１４ 電気泳動ユニット
１５ 蓋
１６ ヒンジ
１７Ａ、Ｂ ピン
１８ 電極
１９、１９Ａ、１９Ｂ 加圧穴
２０ Ｏ−リング
２１ チューブ
２２ 電磁弁
２３ 蓄圧器
２４ コントローラ
２５ ＤＮＡ抽出ユニット
２６ 電源部
２７ 表示部
１００ マイクロチップ
１１１ （第１の）弾性シート
１１２ （第２の）弾性シート
１１３ （第３の）弾性シート
１１４ （第４の）弾性シート
１１５ 樹脂プレート
１１５Ａ、Ｂ 凹状部
１１６ 樹脂プレート
１１６Ａ 制御孔
１１７ 空間部
１２１〜１２３ 液体槽
１３１〜１３４ 流路
１４１ （第１）流路開閉部
１４２ （第２）流路開閉部
１４３ 流路開閉部
１４４ 流路開閉部
２００ マイクロチップ
２１１ （第１の）弾性シート
２１２ （第２の）弾性シート
２１３ （第３の）弾性シート
２１４ （第４の）弾性シート
２１５ 樹脂プレート
２１６ 樹脂プレート
２１７Ａ、Ｂ ピン孔
２１９ 電極孔
２２０Ａ、Ｂ 媒体出入孔
２４０ ＤＮＡ抽出・ＰＣＲ部
２４０Ａ、Ｂ 液体槽
２４１ サンプル溶液注入部
２４１Ａ カバーフィルム
２４２ 洗浄バッファ注入部
２４３ 溶出バッファ注入部
２４４ ＤＮＡ抽出部
２４５ ＰＣＲ部
２４６ 変性部
２４７ 秤量部
２４８ 合流点
２４９ 分流点
２５０Ａ〜Ｊ、Ｘ、Ｙ、Ｚ 流路
２６０Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉ、Ｙ （第２中間層の）流路開閉部
２６１Ａ 媒体流路
２７０Ｂ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｘ、Ｚ （第３中間層の）流路開閉部
２７１Ｂ 媒体流路
２８０ 電気泳動部
２８１ サンプル流路
２８２ キャピラリ
２８３ ポリマ注入部
２８４Ａ〜Ｃ 電極槽
２８４Ｄ リザーバ
２８５ ブリッジ流路
２９０ 空間部

Claims (15)

  1. 積層された複数の弾性シートを有し、
    前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
    第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
    第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
    第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップ。
  2. 前記第１流路開閉部及び前記第２流路開閉部は、媒体が注入された場合には膨張して各々に対応する流路を閉じ、注入された媒体を放出した場合には収縮して各々に対応する流路を開ける請求項１に記載のマイクロチップ。
  3. 前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の積層方向上方に形成される請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
  4. 前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の中間に形成される請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
  5. 前記第１中間層が、前記第２中間層及び前記第３中間層の積層方向下方に形成される請求項１又は２に記載のマイクロチップ。
  6. 前記第１流路及び前記第２流路が互いに並走するように形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
  7. 第１中間層として、第３流路が形成され、
    前記第３流路を開閉する第３流路開閉部が、前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１及び前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２に応じた中間層として形成される請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
  8. 前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路は、前記第１流路と前記第２流路とが最も近接するように形成され、
    前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１が前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２よりも短い場合には前記第３流路開閉部は前記第３中間層として形成され、前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１が前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２よりも長い場合には前記第３流路開閉部は前記第２中間層として形成される請求項７に記載のマイクロチップ。
  9. 前記第１流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ１及び前記第２流路と前記第３流路の間の最短距離ｄ２が所定値以下である場合には、前記第３流路開閉部が第４中間層として形成される請求項７に記載のマイクロチップ。
  10. 第１中間層として液体を容れる液体槽が形成され、
    前記第１流路及び前記第２流路は、各々の一端が同一の液体槽に接続される請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
  11. 第１中間層として、第３流路が形成され、
    前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路が同一の液体槽へ放射状に接続され、
    前記第３流路を開閉する第３流路開閉部が前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βの大きさ及び前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γの大きさに応じた中間層として形成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロチップ。
  12. 前記第１流路及び前記第２流路の間の劣角αが最も小さく、
    前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βが前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γよりも小さい場合には前記第３流路開閉部は前記第３中間層として形成され、前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βが前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γよりも大きい場合には前記第３流路開閉部は前記第２中間層として形成される請求項１１に記載のマイクロチップ。
  13. 前記第１流路と前記第３流路の間の劣角βの大きさ及び前記第２流路と前記第３流路の間の劣角γの大きさが所定値以下である場合に、前記第３流路開閉部が第４中間層として形成される請求項１１に記載のマイクロチップ。
  14. 積層された複数の弾性シートを有し、
    前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
    第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
    第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
    第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、
    前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉じるよう制御するマイクロチップ制御方法。
  15. 積層された複数の弾性シートを有し、
    前記弾性シート同士の一部を非接着とすることで少なくとも３層の中間層が形成可能に構成され、
    第１中間層として、液体が流通する第１流路及び第２流路が形成され、
    第２中間層として、前記第１流路を開閉する第１流路開閉部が形成され、
    第３中間層として、前記第２流路を開閉する第２流路開閉部が形成される、マイクロチップを、
    前記第１流路を介して液体を流通させる際に、前記第１流路開閉部から媒体を放出して前記第１流路開閉部を収縮させることで前記第１流路を開け、前記第２流路開閉部に媒体を注入して前記第２流路開閉部を膨張させることで前記第２流路を閉鎖するよう制御するマイクロチップ制御装置。
JP2016508801A 2014-03-20 2015-03-19 マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置 Active JP6288245B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014058230 2014-03-20
JP2014058230 2014-03-20
PCT/JP2015/058288 WO2015141790A1 (ja) 2014-03-20 2015-03-19 マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015141790A1 true JPWO2015141790A1 (ja) 2017-04-13
JP6288245B2 JP6288245B2 (ja) 2018-03-07

Family

ID=54144752

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016508801A Active JP6288245B2 (ja) 2014-03-20 2015-03-19 マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10286395B2 (ja)
EP (1) EP3120925A4 (ja)
JP (1) JP6288245B2 (ja)
WO (1) WO2015141790A1 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017146062A1 (ja) * 2016-02-22 2017-08-31 日本電気株式会社 マイクロチップ
JP6856118B2 (ja) * 2017-03-28 2021-04-07 日本電気株式会社 マイクロチップ制御システム
AU2019378009A1 (en) 2018-11-16 2021-01-14 Illumina, Inc. Laminate fluidic circuit for a fluid cartridge

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020166585A1 (en) * 2000-11-06 2002-11-14 Nanostream, Inc. Microfluidic regulating device
WO2009119698A1 (ja) * 2008-03-24 2009-10-01 日本電気株式会社 マイクロチップの流路制御機構
JP2010008190A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Fujikura Kasei Co Ltd 液体流路装置
JP2010151717A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Aida Eng Ltd マイクロ流路チップ
WO2012086168A1 (ja) * 2010-12-21 2012-06-28 日本電気株式会社 試料の加熱方法及び加熱制御装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7318912B2 (en) * 2001-06-07 2008-01-15 Nanostream, Inc. Microfluidic systems and methods for combining discrete fluid volumes
JP4721227B2 (ja) * 2006-05-22 2011-07-13 アイダエンジニアリング株式会社 マイクロ流路チップ及びその製造方法
CA2656686A1 (en) 2006-07-05 2008-01-10 Aida Engineering, Ltd. Micro passage chip and fluid transferring method
WO2010050208A1 (ja) 2008-10-28 2010-05-06 藤倉化成株式会社 液体流路装置とその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020166585A1 (en) * 2000-11-06 2002-11-14 Nanostream, Inc. Microfluidic regulating device
WO2009119698A1 (ja) * 2008-03-24 2009-10-01 日本電気株式会社 マイクロチップの流路制御機構
JP2010008190A (ja) * 2008-06-26 2010-01-14 Fujikura Kasei Co Ltd 液体流路装置
JP2010151717A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Aida Eng Ltd マイクロ流路チップ
WO2012086168A1 (ja) * 2010-12-21 2012-06-28 日本電気株式会社 試料の加熱方法及び加熱制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015141790A1 (ja) 2015-09-24
EP3120925A1 (en) 2017-01-25
US10286395B2 (en) 2019-05-14
EP3120925A4 (en) 2017-09-20
JP6288245B2 (ja) 2018-03-07
US20170106369A1 (en) 2017-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105636697B (zh) 微流体盒装置和使用方法以及组件
JP4888394B2 (ja) マイクロリアクタおよびそれを用いた送液方法
JP6288245B2 (ja) マイクロチップ、マイクロチップ制御方法及びマイクロチップ制御装置
WO2009119698A1 (ja) マイクロチップの流路制御機構
CN105408466A (zh) 用于向流动池的试剂输送的流体系统
ITTO20120320A1 (it) Dispositivo e metodo per la preparazione di campioni biologici, in particolare per l'estrazione del dna, e il caricamento in pozzetti per la successiva esecuzione della pcr
CA2627028A1 (en) Micro-fluidic temperature driven valve
US20210316308A1 (en) Microfluidic device and method for use thereof for the separation, purification and concentration of components of fluid media
US20210214715A1 (en) Microchip
KR101776245B1 (ko) 입자 여과 장치 및 입자 여과 방법
CN108430635A (zh) 用于中射流和/或微射流工艺的装置和方法
US20130186433A1 (en) Microfluidic device regeneration
JP2006029485A (ja) マイクロバルブ及び該バルブを有するマイクロ流体デバイス
JP4054798B2 (ja) 流体搬送方法
JP6856118B2 (ja) マイクロチップ制御システム
TWI658274B (zh) 晶片至晶片流體互連裝置
Chong et al. Disposable Polydimethylsioxane Package for'Bio~ Microfluidic System'
CN105682803A (zh) 用于操作试剂的装置和方法
JP6460113B2 (ja) マイクロチップ、マイクロチップ制御装置及びマイクロチップ制御システム
JP6772482B2 (ja) マイクロチップ
Karlsson et al. On-chip liquid degassing with low water loss
Kim et al. A size-dependent microparticle capture and release chip using concentric membrane ring barriers
WO2017001436A1 (en) Valve-less mixing method and mixing device
Han et al. A fully automated micro-solid phase extraction chip for genetic sample preparation system
Han et al. Integrated interface technology for microfluidic systems

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170516

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170718

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20171010

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20171211

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180109

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180122

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6288245

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150