JPWO2018221576A1 - マイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスシステム - Google Patents

Abstract

マイクロ流体デバイスにおける複数種の機能部を簡便な操作部材を用いて、操作することが可能なマイクロ流体デバイスを提供する。マイクロ流路１６の一部に設けられており、かつ外部からの操作を必要とする複数の第１の機能部１１ａ〜１１ｅと、外部からの操作を必要とする複数の第２の機能部１１ｆ〜１１ｈとを有し、第１の方向Ａまたは第１の円周方向に沿って複数の第１の機能部１１ａ〜１１ｅが配置されており、第１の方向Ａまたは第１の円周と同心の第２の円周方向に沿って配置された複数の第２の機能部１１ｆ〜１１ｈとを有するマイクロ流体デバイス１１。

Description

本発明は、流体が送液されるマイクロ流路を有するマイクロ流体デバイス、及び該マイクロ流体デバイスを有するシステムに関する。

従来、生化学分析等に、マイクロ流体デバイスが種々提案されている。マイクロ流体デバイスでは、使用する流体の容積が非常に小さく、微量な分析が可能であり、かつ分析システムの小型化を図ることができる。

ところで、この種のマイクロ流体デバイスでは、マイクロ流路を開閉するための複数の弁、試薬を供給するための複数の試薬供給部や流体を送液するためのマイクロポンプなどが設けられている。これらの機能部の内、弁、試薬供給部、及びガス発生型マイクロポンプなどでは、外部からの操作が必要となる。

特開２００８−１３９２３７号公報

上記のように、外部からの操作を必要とする複数種の機能部が設けられている場合、マイクロ流体デバイスに対して、複数種の操作部材を必要とする。例えば、弁を開閉するための弁開閉部材や、試薬供給部等を押圧することにより試薬を供給する場合には、試薬供給用押圧部材が必要である。また、光によりガスを生じるマイクロポンプでは、外部から光を照射するための装置が必要となる。従って、マイクロ流体デバイス自体が小型であっても、マイクロ流体デバイスの複数種の機能部を操作するために様々な操作部材が必要となる。

従って、マイクロ流体デバイスを用いたシステム全体が大型となる。また、各種の操作部材を同時にあるいは別箇に操作しなければならず、マイクロ流体デバイスを用いた分析等に際しての制御が煩雑になるという問題もあった。

本発明の目的は、マイクロ流体デバイスにおける複数種の機能部を簡便な操作部材を用いて、操作することが可能なマイクロ流体デバイス、該マイクロ流体デバイスと操作部材とを備えるマイクロ流体デバイスシステムを提供することにある。

本発明に係るマイクロ流体デバイスは、流体が送液されるマイクロ流路を有するマイクロ流体デバイスであって、前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする複数の第１の機能部と、前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする、複数の第２の機能部とを有し、前記複数の第１の機能部が、前記マイクロ流体デバイス内において第１の方向または第１の円周方向に沿って配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記複数の第１の機能部と隔てられて配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第２の円周方向に沿って配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのある特定の局面では、前記マイクロ流体デバイスが、前記第１の方向または前記第１の円周方向に所定量移動されたとき、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と少なくとも１つの前記第２の機能部とが配置されている部分を有する。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記マイクロ流体デバイスが、前記第１の方向または前記第１の円周方向に所定量移動されたとき、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と少なくとも１つの前記第２の機能部とが配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする複数の第３の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第３の円周方向に沿って配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記マイクロ流体デバイスが前記第１の方向または前記第１の円周方向の円周の中心を回転中心として所定量移動されたときに、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが配置されている部分を有する。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記マイクロ流体デバイスが前記第１の方向または前記第１の円周方向の円周の中心を回転中心として所定量移動されたときに、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記複数の第１の機能部と、前記複数の第２の機能部とにおいて、同じ間隔で機能部同士が配置されている部分を有する。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記複数の第１の機能部と、前記複数の第２の機能部と、前記複数の第３の機能部とにおいて、同じ間隔で機能部同士が並んでいる部分を有する。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記複数の第１の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周方向に沿って規則的に配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第２の円周方向に沿って規則的に配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記複数の第３の機能部が、前記第１の方向または前記第３の円周方向に沿って規則的に配置されている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、前記第１の方向において、隣り合う前記第１の機能部間の間隔が、前記第１の方向において隣り合う前記第２の機能部間の間隔と等しくされている。この場合には、複数種の第１の機能部を操作する第１の操作部と、複数種の第２の機能部を操作するための第２の操作部における位置関係を簡略化することができる。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、前記第１の方向または前記第１の円周方向において、隣り合う前記第１の機能部間の間隔が、前記第１の方向または前記第２の円周方向において隣り合う前記第２の機能部間の間隔と等しく、かつ前記第１の方向または前記第３の円周方向において隣り合う前記第３の機能部間の間隔と等しい。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、前記第１の機能部、前記第２の機能部及び前記第３の機能部のうち少なくとも１つの機能部が、外部からの非接触式操作により機能する。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、前記外部からの非接触式操作が、光、熱及び磁力のうちの少なくとも１種を付与することである。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの他の特定の局面では、前記第１の機能部がマイクロ流路を開閉する弁であり、前記第２の機能部が試薬供給部である。

本発明に係るマイクロ流体デバイスのさらに他の特定の局面では、前記弁は、前記マイクロ流体デバイスが押圧されることにより、前記マイクロ流路を閉状態とする弁である。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記試薬供給部が、試薬収容容器と、前記試薬収容容器内に収容された液体試薬とを有し、外部からの押圧操作により前記試薬収容容器が破れ、前記液体試薬が前記マイクロ流路に放出される。

本発明に係るマイクロ流体デバイスの別の特定の局面では、前記第３の機能部が、外部からの非接触式刺激により、ガスを発生するマイクロポンプである。

本発明に係るマイクロ流体デバイスシステムは、本発明に従って構成されたマイクロ流体デバイスと、前記第１の機能部と、該第１の機能部と同時に操作可能な前記第２の機能部とを操作する、第１，第２の操作部を有する操作部材とを備える。

本発明に係るマイクロ流体デバイスシステムのある他の特定の局面では、前記マイクロ流体デバイス及び前記操作部材のうちの少なくとも一方を、前記第１の方向または前記第１の円周方向の中心を回転中心として回転するように移動させる駆動装置をさらに備える。

本発明に係るマイクロ流体デバイスシステムの他の特定の局面では、前記駆動装置が、前記マイクロ流体デバイスを、前記第１の方向または前記第１の円周方向の中心を回転中心として回転するように前記マイクロ流体デバイスを移動させる。

本発明に係るマイクロ流体デバイスシステムの他の特定の局面では、前記操作部材において、前記複数の第１の操作部と、前記複数の第２の操作部とが設けられている。

本発明に係るマイクロ流体デバイスシステムの他の特定の局面では、前記第１の操作部及び前記第２の操作部が、前記マイクロ流体デバイス外から前記マイクロ流体デバイスの一部を押圧する押圧部である。

本発明に係るマイクロ流体デバイス及びマイクロ流体デバイスシステムによれば、第１の機能部と、該第１の機能部と同時に操作可能な少なくとも１つの第２の機能部が特定の位置関係とされている。従って、第１の操作部及び第２の操作部を該特定の位置関係に対応するように構成された操作部材を用いることにより、マイクロ流体デバイスの操作を簡便に行うことができ、かつマイクロ流体デバイスシステムの小型化及び低コスト化も果たすことが可能となる。

図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流体デバイスの模式的平面図及び操作部材の模式的平面図である。 図２は、マイクロ流体デバイス内の１つの第１の機能部としての弁と、第２の機能部としての試薬供給部と、第３の機能部としてのマイクロポンプの位置関係を説明するための模式的平面断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るマイクロ流体デバイスシステムの正面断面図である。 図４は、本発明の一実施形態で用いられる操作部材を示す側面図である。 図５は、操作部材の変形例が備えられたマイクロ流体デバイスシステムを説明するための正面断面図である。 図６は、本発明の他の実施形態で用いられるマイクロ流体デバイスの模式的平面図である。 図７は、本発明の他の実施形態で用いられる操作部材の模式的平面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの模式的平面図及び操作部材の模式的平面図である。 図９は、本発明のさらに別の実施形態のマイクロ琉大デバイスの模式的平面図である。 図１０は、図９に示したマイクロ流体デバイスと共に用いられる操作部材を示す模式的平面図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図３に示すように、マイクロ流体デバイスシステム１は、マイクロ流体デバイス１１と、操作部材２１とを備える。

マイクロ流体デバイス１１は、基板本体１２と、基板本体１２の上面に積層されたカバーシート１３と、下面に積層されたベースシート１４とを有する。基板本体１２は、合成樹脂の射出成型体からなる。もっとも、基板本体１２は複数の合成樹脂シートを積層した積層体からなるものであってもよい。

カバーシート１３は、本実施形態では、エラストマーからなるシートが用いられている。もっとも、カバーシート１３は、後述の押圧により変形し得る限り、他のフレシキブルな材料で構成されていてもよい。

ベースシート１４は、合成樹脂シートからなる。ベースシート１４の一部に光の照射によるガスを発生するテープからなるマイクロポンプ１５ａが固定されている。図３では、略図的にマイクロポンプ１５ａを示しているが、実際には、ベースシート１４の内面に光の照射によりガスを発生するテープを貼り付けておけばよい。

上記ベースシート１４は透光性である。マイクロ流体デバイス１１内には、マイクロ流路１６が設けられている。このマイクロ流路１６の構造を、図１（ａ）において模式的平面図で示す。マイクロ流体デバイス１１内には、複数の第１の機能部として、複数の弁１１ａ〜１１ｅが設けられている。図１（ａ）に示す矢印Ａ方向を第１の方向Ａとする。この第１の方向Ａに沿って、複数の弁１１ａ，１１ｂが配置されている。同様に、複数の弁１１ｃ〜１１ｅが第１の方向Ａに沿って配置されている。弁１１ａと弁１１ｂの第１の方向Ａに沿う間隔と、弁１１ｃ，１１ｄの第１の方向Ａに沿う間隔Ａ１及び弁１１ｄ，１１ｅの第１の方向Ａに沿う間隔Ａ１は全て等しくされている。

他方、第２の機能部としての複数の試薬供給部１１ｆ〜１１ｈは、第１の方向Ａに沿って配置されている。試薬供給部１１ｆは、第１の方向Ａと直交する第２の方向Ｂにおいて、弁１１ａ，弁１１ｃと隔てられて配置されている。同様に、試薬供給部１１ｇは、第１の方向Ａにおいて、弁１１ｂ，１１ｄと同じ位置にあり、第２の方向Ｂに沿って弁１１ｄと隔てられている。同様に、試薬供給部１１ｈは、弁１１ｅと第１の方向Ａに沿って同じ位置にあり、第２の方向Ｂにおいて、弁１１ｅと隔てられている。

なお、マイクロ流体デバイス１１は、本実施形態では、対向し合う第１及び第２の主面を有する。第１の主面が、カバーシート１３の上面であり、第２の主面がベースシート１４の下面となる。上記第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂは、第１，第２の主面と平行な平面内に位置している。

さらに前述したマイクロポンプとして、複数のマイクロポンプ１５ａ〜１５ｃが、第３の機能部として、第１の方向Ａに沿って配置されている。マイクロポンプ１５ａは、試薬供給部１１ｆと第１の方向Ａにおいて同じ位置にあり、第２の方向Ｂに沿って試薬供給部１１ｆと隔てられている。マイクロポンプ１５ｂ，１５ｃは、試薬供給部１１ｇ，１１ｈと同様の位置関係にある。

図２は、上記弁１１ｃ、試薬供給部１１ｆ及びマイクロポンプ１５ａが配置されている部分の位置関係を模式的平面断面図で示す。このように、この部分では、第２の方向Ｂに沿って、弁１１ｃ、試薬供給部１１ｆ及びマイクロポンプ１５ａが配置されている。また、図３は、図１の弁１１ｃ、試薬供給部１１ｆ及びマイクロポンプ１５ａが設けられている部分に沿う断面を示す。マイクロポンプ１５ａは、マイクロ流路１６に連ねられている。マイクロ流路１６の下流側には、試薬供給部１１ｆが設けられている。試薬供給部１１ｆは、試薬収容容器１１ｆ１と、試薬収容容器１１ｆ１内に収容されている液体試薬Ｘ１とを有する。この試薬収容容器１１ｆ１は、外部からの押圧操作により破れ、収容されている液体試薬Ｘ１を外部に押し出すように構成されている。このような試薬収容容器１１ｆ１としては、カプセル型のものや、プレススルーパック型などの適宜の形態のものを用いることができる。

また、弁１１ｃにおいては、マイクロ流路１６の一部に空間１２ａが設けられている。マイクロ流路１６は、弁１１ｃが構成されている部分において、基板本体１２の厚み方向に延びており、その上端が空間１２ａに至っている。従って、カバーシート１３を上方から押圧することにより、カバーシート１３が、この上下方向に延びるマイクロ流路部分１６ｂの上端開口を閉じるように変形され得る。それによって、弁１１ｃにより、マイクロ流路１６を閉状態とすることができる。上記押圧を解除すれば、カバーシート１３は元の形状に戻り、図示の開状態とされる。

弁１１ｃを代表して説明したが、他の弁１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅも同様の構造を有する。すなわち、外部からカバーシート１３が押圧されていない場合には、開状態であり、カバーシート１３を押圧することにより閉状態とされる。

なお、試薬供給部１１ｇ，１１ｈにおいても、上方からカバーシート１３を押圧することにより、前述したように、内部の液体試薬Ｘ２，Ｘ３をマイクロ流路１６に供給することができる。

次に、操作部材２１の詳細を説明する。

図１（ｂ）で示すように、操作部材２１は、連結プレート２２を有する。連結プレート２２の下面に、複数の第１の押圧部材２３ａ〜２３ｆが設けられている。第１の押圧部材２３ａ，２３ｂは、第１の方向Ａに沿って配置されており、両者の間隔Ａ２は、図１（ａ）に示した弁１１ｃと弁１１ｅとの間の間隔と等しくされている。

他方、複数の第１の押圧部材２３ｃ〜２３ｆは、第１の押圧部材２３ａ，２３ｂと、第２の方向Ｂにおいて隔てられて設けられている。複数の第１の押圧部材２３ｃ〜２３ｆは、第１の方向Ａに沿って配置されている。ここで、第１の押圧部材２３ｃ，２３ｄ間の間隔Ａ１及び第１の押圧部材２３ｅ，２３ｆ間の間隔Ａ１は、図１（ａ）に示した弁１１ｃ，１１ｄ間の間隔Ａ１と等しくされている。また、第１の押圧部材２３ｄ，２３ｅ間の間隔Ａ２は、第１の押圧部材２３ａ，２３ｂ間の間隔Ａ２と等しい。

上記第１の押圧部材２３ｂに対し、第２の方向Ｂに沿って隔てられて、第２の操作部材としての押圧部材２４が設けられている。

また、図１（ｂ）では、一点鎖線で示す位置に、マイクロポンプの光を照射する光源２５が配置されている。

操作部材２１では、図４に示すように、連結プレート２２の下面に、第１の押圧部材２３ｆ及び押圧部材２４が固定されている。他方、連結プレート２２の下面に支持部材２７が連結されている。支持部材２７は、下端において、連結プレート２２と対向する方向に延ばされたベースプレート部２７ａを有する。ベースプレート部２７ａの上面に光源２５が配置されている。

操作部材２１では、連結プレート２２は柔軟性を有する材料、例えばエラストマーなどからなる。従って、第１の押圧部材２３ｆや押圧部材２４が設けられている部分において、上方から押圧すれば第１の押圧部材２３ｆ及び押圧部材２４が下方に移動され得る。

他方、操作部材２１は、駆動装置２８に連結されている。駆動装置２８は、操作部材２１を、図１（ａ）に示した第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに沿って移動し得るように構成されている。このような駆動装置２８の構成は、特に限定されない。また、本実施形態では、操作部材２１を第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに沿って移動させているが、操作部材２１ではなく、マイクロ流体デバイス１１を第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに駆動装置２８により移動させるように構成してもよい。

また、マイクロ流体デバイス１１及び操作部材２１を相対的に第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂにおいて移動させ得る限り、両者を駆動してもよい。

上記実施形態では、第１の押圧部材２３ｆ及び押圧部材２４は、連結プレート２２に固定されていた。そのため、第１の押圧部材２３ｆ及び押圧部材２４は、Ａ方向に同時に移動され、かつ同時に操作される。しかしながら、本発明のマイクロ流体デバイスでは、複数の第１の機能部と、複数の第２の機能部は、独立とされ、かつ独立に操作されてもよい。図５は、操作部材の変形例が備えられたマイクロ流体デバイスを示す正面断面図である。ここでは、操作部材２１は、プレート２１ａ，２１ｂ，２１ｃを有する。プレート２１ａの下面には、複数の第１の機能部が固定されている。図５では、第１の押圧部材２３ａが第１の機能部として図示されている。プレート２１ｂには、押圧部材２４が固定されている。プレート２１ｃには、光源２５が設けられている。そして、プレート２１ａ，２１ｂ，２１ｃは、いずれも、駆動装置２２ａ，２２ｂ，２２ｃにより上下方向に移動され得るように構成されている。従って、第１の押圧部材２３ａと、押圧部材２４とを、独立に移動させることができる。プレート２１ｃについても、プレート２１ａ，２１ｂと独立に移動させることができる。従って、光源２５についても、第１の押圧部材２３ａや押圧部材２４と独立に操作することができる。

このように、複数の第１の機能部、複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部が、それぞれ、独立に移動されたり、独立に操作されたりする構造を有していてもよい。

次に、上記マイクロ流体デバイスシステム１を用いた操作を説明する。

試薬供給部１１ｆ〜１１ｈには、図１（ａ）に示すように、液体試薬Ｘ１，液体試薬Ｘ２及び液体試薬Ｘ３がそれぞれ収容されている。

この場合、液体試薬Ｘ１を供給したい場合には、操作部材２１の押圧部材２４を試薬供給部１１ｆの直上に位置するように操作部材２１を配置する。このとき、押圧部材２４と、第１の押圧部材２３ｃ〜２３ｆとの第２の方向Ｂに沿う距離と、試薬供給部１１ｆと、弁１１ｃ〜１１ｅの第２の方向Ｂに沿う距離とが等しくされている。また、間隔Ａ２は、間隔Ａ１の２倍である。従って、上記押圧部材２４が試薬供給部１１ｆ上に位置していると、第１の押圧部材２３ｅ，２３ｆが弁１１ｄ，１１ｅ上に位置することとなる。また、第１の押圧部材２３ｂは、弁１１ａ上に位置することとなる。従って、連結プレート２２の上方から第１の押圧部材２３ｂ，２３ｅ，２３ｆ及び押圧部材２４を押圧すると、弁１１ａ，１１ｄ，１１ｅが閉状態とされる。また、試薬供給部１１ｆにおいて、液体試薬Ｘ１が押し出されることとなる。よって、光源２５をオン状態とし、マイクロポンプ１５ａからのガスをマイクロ流路１６内に送ることにより液体試薬Ｘ１を弁１１ｃ，１１ｂを介して送液することができる。

上記のように複数の弁１１ａ〜１１ｅは、マイクロ流路を開状態または閉状態とするために設けられている。試薬供給部１１ｆ〜１１ｈは、図１（ａ）に示す液体試薬Ｘ１，Ｘ２またはＸ３をマイクロ流路１６に供給するために配置されている。マイクロポンプ１５ａ〜１５ｃは、液体試薬Ｘ１，Ｘ２またはＸ３をマイクロ流路１６に送液するために設けられている。マイクロ流体デバイス１１では、複数の弁１１ａ〜１１ｅの少なくとも１つが、複数の第２の機能部としての複数の試薬供給部１１ｆ〜１１ｈの少なくとも１つと同時に操作可能であることが必要である。それによって、液体試薬Ｘ１，Ｘ２またはＸ３のいずれかを選択的にマイクロ流路に供給することができる。すなわち、複数の第１の機能部としての複数の弁１１ａ〜１１ｅの内の少なくとも１つが、少なくとも１つの試薬供給部１１ｆ〜１１ｈと同時に操作可能な特定の位置関係とされている。

上記のように、液体試薬Ｘ１をマイクロ流路１６に選択的に供給し得るように、試薬供給部１１ｆに対し、弁１１ａ，１１ｄ，１１ｅが同時に操作可能な特定の位置関係に配置されている。

次に、液体試薬Ｘ２を送液する場合には、押圧部材２４を試薬供給部１１ｇ上に位置させる。この状態で、第１の押圧部材２３ｄ，２３ｅ，２３ｂを押圧部材２４とともに押圧する。そして、マイクロポンプ１５ｂを駆動する。この場合には、液体試薬Ｘ２が弁１１ｄ，１１ａを介して供給される。弁１１ｂ，１１ｃ，１１ｅは閉状態とされている。

上記のように液体試薬Ｘ２を送液するために、試薬供給部１１ｇに対し、第１の機能部としての弁１１ａ，１１ｄが同時に操作可能な特定の位置関係に配置されている。

次に、液体試薬Ｘ３を送液する場合には、押圧部材２４を試薬供給部１１ｈ上に位置させる。この場合、第１の押圧部材２３ａ，２３ｃ，２３ｄが、弁１１ａ，１１ｃ，１１ｄ上に位置する。この場合、第１の押圧部材２３ａは、弁１１ａ上に位置している。従って、マイクロポンプ１５ｃを駆動し、試薬供給部１１ｈを押圧部材２４により押圧し、液体試薬Ｘ３を押し出す。この液体試薬Ｘ３は、弁１１ｅ，１１ｂを介して供給されることになる。

上記のとおり液体試薬Ｘ３を選択的に送液することを可能とするために、マイクロ流体デバイス１１では、試薬供給部１１ｈに対し、弁１１ａ，１１ｃ，１１ｄが同時に操作可能な特定の位置関係に配置されている。

上記のように複数の第１の機能部としての弁１１ａ〜１１ｅ及び複数の第２の機能部としての試薬供給部１１ｆ〜１１ｈが、少なくとも１つの第１の機能部と、少なくとも１つの第２の機能部とが同時に操作可能なように、複数の第１の機能部の内の少なくとも１つが複数の第２の機能部のいずれかに対して、第１の方向Ａに沿って規則的に配置されている。従って、操作部材２１を第１の方向Ａ及び第２の方向Ｂに駆動装置２８を用いて移動させ、上記押圧操作を繰り返すだけで、マイクロ流路１６内に、液体試薬Ｘ１、液体試薬Ｘ２または液体試薬Ｘ３を供給することができる。よって、操作部材２１を用いて、簡便な構造で、複数の第１の機能部としての弁１１ａ〜１１ｅ及び第２の機能部としての試薬供給部１１ｆ〜１１ｈを外部から操作することができる。

さらに第３の機能部としてのマイクロポンプ１５ａ〜１５ｃについても、光源２５及び押圧部材２４に対して、第１の方向Ａに沿って、上記と同じ位置関係とすることにより、複数の第３の機能部としてのマイクロポンプ１５ａ〜１５ｃを簡便な構造により駆動することができる。

なお、上記実施形態では、外部からの操作を必要とする複数の第１の機能部として、弁１１ａ〜１１ｅ、複数の第２の機能部として試薬供給部１１ｆ〜１１ｈ、第３の機能部としてマイクロポンプ１５ａ〜１５ｃを示したが、このような外部からの操作を必要とする機能部の形態については、特に限定されるものではない。

また、上記実施形態では、試薬供給部の１つに対し、少なくとも１つの第１の機能部としての弁１１ａ〜１１ｅが特定の位置関係に配置されていた。しかしながら、少なくとも１つの第２の機能部に対し、少なくとも１つの第１の機能部が同時に操作可能な特定の位置関係に配置されていてもよい。

なお、マイクロ流体デバイス１１では、第２の機能部としての複数の試薬供給部１１ｆ〜１１ｈは、第１の方向Ａと直交する第２の方向Ｂにおいて、弁１１ａ〜１１ｅと隔てられていた。しかしながら、本発明における第２の機能部と第１の機能部との配置関係はこれに限定されるものではない。

例えば、図６に示す他の実施形態のマイクロ流体デバイス１１Ａでは、第２の機能部としての複数の試薬供給部１１ｆ〜１１ｈは、弁１１ｃ，１１ｄ，１１ｅと第２の方向Ｂにおいて隔てられていない。

マイクロ流体デバイス１１Ａにおいては、弁１１ｃ〜１１ｅは、第１の方向Ａに沿って規則的に配置されており、かつ第１の方向Ａにおいて、試薬供給部１１ｆ〜１１ｈと重なる位置に配置されている。

この場合にも、図７に示す操作部材２１Ａを用いることにより、マイクロ流体デバイス１１の場合と同様に、試薬供給部１１ｆ〜１１ｈを押圧部材２４により押圧し、液体試薬Ｘ１，Ｘ２またはＸ３を吐出させることができる。そして、上記弁１１ａ〜１１ｅを、第１の押圧部材２３ａ，２３ｂ，２３ｃまたは２３ｄにより押圧することにより、液体試薬Ｘ１，Ｘ２またはＸ３をマイクロ流路１６内に供給することができる。

他の実施形態のマイクロ流体デバイス１１Ａ及び操作部材２１Ａは、上記第１，第２の機能部の位置関係を除いては、第１の実施形態のマイクロ流体デバイス１１及び操作部材２１と同様に構成されている。

図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明のさらに他の実施形態に係るマイクロ流体デバイスの模式的平面図及び操作部材を示す模式的平面図である。

マイクロ流体デバイス３１では、複数の第１の機能部としての弁３１ａ〜３１ｅが第１の方向Ａに沿って配置されている。

また、第２の機能部としての試薬供給部３１ｆ〜３１ｈが、第１の方向Ａに沿って配置されている。さらに、複数の第３の機能部としてのマイクロポンプ３５ａ〜３５ｄが、第１の方向Ａに沿って配置されている。本実施形態においても、図１（ａ）に示したマイクロ流体デバイス１１と同様に、複数の第１の機能部としての弁３１ａ〜３１ｅは、複数の第２の機能部としての試薬供給部３１ｆ〜３１ｈと、第２の方向Ｂにおいて隔てられている。試薬供給部３１ｆ〜３１ｈに対し、第３の機能部としてのマイクロポンプ３５ａ〜３５ｄも第２の方向Ｂにおいて隔てられている。

マイクロ流体デバイス３１における第１の機能部と、第２の機能部と、第３の機能部を外部から操作するために、操作部材４１が用いられる。操作部材４１は、プレート４２を有する。プレート４２の下面に、第１の操作部材としての第１の押圧部材４３ａと、第２の操作部材としての第２の押圧部材４４が設けられている。また、一点鎖線で示す位置に、マイクロポンプにおいて光を照射するための光源４５ａ，４５ｂが配置されている。

マイクロ流体デバイス３１及び操作部材４１が、図１（ａ）及び（ｂ）で示したマイクロ流体デバイス１１及び操作部材２１と異なるところは、第１の方向Ａに沿って、複数の第１の機能部、複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部が規則的に配置されていないことにある。より詳細には、弁３１ａと、弁３１ｂとの間の間隔をａ、弁３１ａと、弁３１ｃとの間の間隔をｂ、弁３１ｄと、３１ｅとの間の間隔をｄとすると、間隔ａと間隔ｂと間隔ｄとが異なっている。

同様に、試薬供給部３１ｆと試薬供給部３１ｇとの間の間隔はｂであり、試薬供給部３１ｇと試薬供給部３１ｈとの間の間隔はｄである。さらに、マイクロポンプ３５ａとマイクロポンプ３５ｂとの間の間隔がｂ、マイクロポンプ３５ｂとマイクロポンプ３５ｃとの間の間隔がｄ、マイクロポンプ３５ｃとマイクロポンプ３５ｄとの間の間隔がｅである。

本実施形態のように、第１の方向Ａに沿って、複数の第１の機能部が不規則に配置されていてもよい。複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部についても同様である。すなわち、本発明においては、複数の第１の機能部、複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部は、第１の方向Ａに沿って規則的に配置されてもよく、不規則に配置されてもよい。このような複数の第１の機能部、複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部の配置に応じて、操作部材４１における第１の押圧部材４３ａ及び第２の押圧部材４４あるいは光源４５ａ，４５ｂの配置を決定すればよい。本実施形態においても、操作部材４１を第２の方向Ｂに沿って位置決めし、第１の押圧部材４３ａ、第２の押圧部材４４及び光源４５ａまたは光源４５ｂにより外部から操作する。この場合、操作部材４１を第１の方向Ａに沿った位置を選択することにより、所望の試薬を所望の弁３１ａ〜３１ｅから送液することができる。

図９は、本発明のさらに別の実施形態に係るマイクロ流体デバイスを示す模式的平面図であり、図１０は、該マイクロ流体デバイスを外部から操作するための操作部材６１を示す模式的平面図である。マイクロ流体デバイス５１は、円盤状の形状を有する。この円盤状のマイクロ流体デバイス５１内に、複数の第１の機能部としての弁５１ａ〜５１ｅが、第１の円周Ｐ１の方向に沿って配置されている。この円盤状のマイクロ流体デバイス５１は、第１の円周Ｐ１の中心を回り駆動装置５２により回転駆動される。

また、複数の第２の機能部としての試薬供給部５１ｆ〜５１ｈが、第２の円周Ｐ２に沿って配置されている。第２の円周Ｐ２は、第１の円周Ｐ１と同心の円周である。

さらに、複数の第３の機能部として、マイクロポンプ５１ｉ〜５１ｌが、第３の円周Ｐ３に沿って配置されている。第３の円周Ｐ３は、第１の円周Ｐ１と同心である。

マイクロ流路５６により、これらの複数の機能部間が適宜接続されている。

図１０に示す操作部材６１では、下面に、第１の押圧部材６３、第２の押圧部材６４が設けられている。また、一点鎖線で示す位置に光源６５ａ，６５ｂが配置されている。

マイクロ流体デバイス５１のように、本発明においては、複数の第１の機能部が、第１の円周Ｐ１方向に沿って配置されていてもよい。この場合、複数の第１の機能部としての弁５１ａ〜５１ｅは、規則的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。同様に、第２の機能部としての試薬供給部５１ｆ〜５１ｈについても、第２の円周Ｐ２に沿って規則的に配置されているが、不規則に配置されていてもよい。

さらに、第３の機能部としてのマイクロポンプ５１ｉ〜５１ｌについても、第３の円周Ｐ３に沿って規則的に配置されていてもよく、不規則に配置されていてもよい。

使用に際しては、第１の押圧部材６３が第１の円周Ｐ１上に位置するように、第２の押圧部材６４が第２の円周Ｐ２上に位置するように、光源６５ａまたは６５ｂが第３の円周Ｐ３上に位置するように、操作部材６１を配置する。その状態で、駆動装置５２により、マイクロ流体デバイス５１を第１の円周Ｐ１に沿って回転させる。そして、例えば、試薬供給部５１ｆ上に第２の押圧部材６４が位置し、弁５１ｂ上に第１の押圧部材６３が位置するところでマイクロ流体デバイス５１の回転を停止させる。このとき、マイクロポンプ５１ｉに光源６５ｂから光を照射することができる。従って、光を照射し、第１の押圧部材６３及び第２の押圧部材６４を降下し、試薬供給部５１ｆ内の試薬を解放された弁５１ａを通し送液することができる。

このように本発明におけるマイクロ流体デバイスの複数の第１の機能部、複数の第２の機能部及び複数の第３の機能部は、円周方向に沿って配置されていてもよい。

なお、駆動装置５２を用いずに、マイクロ流体デバイス５１の位置を固定し、逆に、操作部材６１を円周Ｐ１方向に移動させて、位置決めを行ってもよい。

図４に示す駆動装置２８を用いずに、図１（ａ）に模式的に示す駆動装置２８Ａを用いてもよい。駆動装置２８Ａは、マイクロ流体デバイス１１を第１の方向Ａに沿って移動させる。すなわち、本発明においては、マイクロ流体デバイス１１と、操作部材２１とが、相対的に第１の方向Ａに沿って駆動装置２８や駆動装置２８Ａにより移動し得る構造であればよい。

１…マイクロ流体デバイスシステム
１１，１１Ａ…マイクロ流体デバイス
１１ａ〜１１ｅ…弁
１１ｆ〜１１ｈ…試薬供給部
１１ｆ１…試薬収容容器
１２…基板本体
１２ａ…空間
１３…カバーシート
１４…ベースシート
１５ａ〜１５ｃ…マイクロポンプ
１６…マイクロ流路
１６ｂ…マイクロ流路部分
２１，２１Ａ…操作部材
２１ａ〜２１ｃ…プレート
２２…連結プレート
２２ａ〜２２ｃ…駆動装置
２３ａ〜２３ｆ…第１の押圧部材
２４…押圧部材
２５…光源
２７…支持部材
２７ａ…ベースプレート部
２８，２８Ａ…駆動装置
３１…マイクロ流体デバイス
３１ａ〜３１ｅ…弁
３１ｆ〜３１ｈ…試薬供給部
３５ａ〜３５ｄ…マイクロポンプ
４１…操作部材
４２…プレート
４３ａ…第１の押圧部材
４４…第２の押圧部材
４５ａ，４５ｂ…光源
５１…マイクロ流体デバイス
５１ａ〜５１ｅ…弁
５１ｆ〜５１ｈ…試薬供給部
５１ｉ〜５１ｌ…マイクロポンプ
５６…マイクロ流路
６１…操作部材
６３…第１の押圧部
６４…第２の押圧部
６５ａ，６５ｂ…光源

Claims (23)

1. 流体が送液されるマイクロ流路を有するマイクロ流体デバイスであって、
   前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする複数の第１の機能部と、
   前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする、複数の第２の機能部とを有し、
   前記複数の第１の機能部が、前記マイクロ流体デバイス内において第１の方向または第１の円周方向に沿って配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記複数の第１の機能部と隔てられて配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第２の円周方向に沿って配置されている、マイクロ流体デバイス。
2. 前記マイクロ流体デバイスが、前記第１の方向または前記第１の円周方向に所定量移動されたとき、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と少なくとも１つの前記第２の機能部とが配置されている部分を有する、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
3. 前記マイクロ流体デバイスが、前記第１の方向または前記第１の円周方向に所定量移動されたとき、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と少なくとも１つの前記第２の機能部とが配置されている、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
4. 前記マイクロ流路の一部に設けられており、外部からの操作を必要とする複数の第３の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第３の円周方向に沿って配置されている、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
5. 前記マイクロ流体デバイスが前記第１の方向または前記第１の円周方向の円周の中心を回転中心として所定量移動されたときに、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが配置されている部分を有する、請求項４に記載のマイクロ流体デバイス。
6. 前記マイクロ流体デバイスが前記第１の方向または前記第１の円周方向の円周の中心を回転中心として所定量移動されたときに、少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが外部から操作され得る位置になるように少なくとも１つの前記第１の機能部と、少なくとも１つの前記第２の機能部と、少なくとも１つの前記第３の機能部とが配置されている、請求項４に記載のマイクロ流体デバイス。
7. 前記複数の第１の機能部と、前記複数の第２の機能部とにおいて、同じ間隔で機能部同士が配置されている部分を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
8. 前記複数の第１の機能部と、前記複数の第２の機能部と、前記複数の第３の機能部とにおいて、同じ間隔で機能部同士が並んでいる部分を有する、請求項４〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
9. 前記複数の第１の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周方向に沿って規則的に配置されており、前記複数の第２の機能部が、前記第１の方向または前記第１の円周と同心の第２の円周方向に沿って規則的に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
10. 前記複数の第３の機能部が、前記第１の方向または前記第３の円周方向に沿って規則的に配置されている、請求項４〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
11. 前記第１の方向において、隣り合う前記第１の機能部間の間隔が、前記第１の方向において隣り合う前記第２の機能部間の間隔と等しい、請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
12. 前記第１の方向または前記第１の円周方向において、隣り合う前記第１の機能部間の間隔が、前記第１の方向または前記第２の円周方向において隣り合う前記第２の機能部間の間隔と等しく、かつ前記第１の方向または前記第３の円周方向において隣り合う前記第３の機能部間の間隔と等しい、請求項４〜６及び１０のうちのいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
13. 前記第１の機能部、前記第２の機能部及び前記第３の機能部のうち少なくとも１つの機能部が、外部からの非接触式操作により機能する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
14. 前記外部からの非接触式操作が、光、熱及び磁力のうちの少なくとも１種を付与することである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
15. 前記第１の機能部がマイクロ流路を開閉する弁であり、前記第２の機能部が試薬供給部である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
16. 前記弁は、前記マイクロ流体デバイスが押圧されることにより、前記マイクロ流路を閉状態とする弁である、請求項１５に記載のマイクロ流体デバイス。
17. 前記試薬供給部が、試薬収容容器と、前記試薬収容容器内に収容された液体試薬とを有し、外部からの押圧操作により前記試薬収容容器が破れ、前記液体試薬が前記マイクロ流路に放出される、請求項１５または１６に記載のマイクロ流体デバイス。
18. 前記第３の機能部が、外部からの非接触式刺激により、ガスを発生するマイクロポンプである、請求項４〜６，１０及び１２のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイスと、
    前記第１の機能部と、該第１の機能部と同時に操作可能な前記第２の機能部とを操作する、第１，第２の操作部を有する操作部材とを備える、マイクロ流体デバイスシステム。
20. 前記マイクロ流体デバイス及び前記操作部材のうちの少なくとも一方を、前記第１の方向または前記第１の円周方向の中心を回転中心として回転するように移動させる駆動装置をさらに備える、請求項１９に記載のマイクロ流体デバイスシステム。
21. 前記駆動装置が、前記マイクロ流体デバイスを、前記第１の方向または前記第１の円周方向の中心を回転中心として回転するように前記マイクロ流体デバイスを移動させる、請求項２０に記載のマイクロ流体デバイスシステム。
22. 前記操作部材において、前記複数の第１の操作部と、前記複数の第２の操作部とが設けられている、請求項１９〜２１のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイスシステム。
23. 前記第１の操作部及び前記第２の操作部が、前記マイクロ流体デバイス外から前記マイクロ流体デバイスの一部を押圧する押圧部である、請求項１９〜２２のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイスシステム。

Images