WO2008053660A1 - Unité de micro-pompe, et système d'inspection de micro-puce - Google Patents

Unité de micro-pompe, et système d'inspection de micro-puce Download PDF

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WO2008053660A1
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microchip
unit
substrate
input
output port
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PCT/JP2007/069352
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Yasuhiro Sando
Akihisa Nakajima
Kusunoki Higashino
Youichi Aoki
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Konica Minolta Medical & Graphic, Inc.
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    • F04B43/02—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having plate-like flexible members, e.g. diaphragms
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Definitions

  • the present invention relates to a micropump unit and a microchip inspection system.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2004-28589
  • Patent Document 2 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-32099
  • Patent Document 3 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-108285
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-270537
  • a through hole is formed by adding a hole to a glass substrate, and liquid is sucked and discharged from the through hole.
  • a microphone pump unit when a glass substrate and a silicon substrate are joined, it is necessary to perform drilling with high positional accuracy so that the through hole communicates with the corresponding micro pump flow path.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and does not require drilling into a glass substrate, and allows easy alignment of the glass substrate and the silicon substrate, and microphone mouth chip inspection.
  • the purpose is to provide a system. Means for solving the problem
  • the object of the present invention can be achieved by the following configurations.
  • a micropump unit having at least a pump chamber, a first substrate having a flow path communicating with the pump chamber, and a second substrate covering the first substrate, an input / output port communicating with the flow path is provided.
  • a micropump unit which is provided on an end surface of the first substrate.
  • a microchip having an injection port communicating with the input / output port
  • a microchip inspection system comprising:
  • microchip inspection system having at least two micropump units according to 1, 3.
  • the microchip includes the injection port that communicates with the input / output port of the micropump unit according to 1.
  • the microchip is provided with a needle-like connection portion having an opening communicating with the injection port at the tip, and the shape of the tip of the needle-like connection portion becomes thicker toward the end smaller than the input / output port, 4.
  • microchip inspection system according to item 1.
  • a flow path for a liquid suction port and discharge port is provided on a silicon substrate, and after bonding the glass substrate, the bonded silicon substrate and the end surface of the glass substrate are cut by dicing. Further, it is not necessary to make a hole in the glass substrate, and the glass substrate and the silicon substrate can be easily aligned.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of a micropump unit 5 in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external view of a reaction detection device 82 in an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of an example of a microchip 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of an internal configuration of a reaction detection device 82 in the microchip inspection system 80 of the first embodiment.
  • FIG. 5 shows the reaction detector 82 in the microchip inspection system 80 of the second embodiment. It is sectional drawing which shows an example of an internal structure.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of a reaction detection device 82 in a microchip inspection system 80 of a third embodiment.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of an internal configuration of a reaction detection device 82 in a microchip inspection system 80 of a fourth embodiment.
  • FIG. 1 (a) is a plan view of the micropump unit 5 of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a left side view
  • FIG. 1 (c) is a right side view
  • Fig. 1 (d) is a cross-sectional view taken along the line AA in Fig. 1 (a).
  • the micropump unit 5 includes a first substrate 11 and a second substrate 12. .
  • the second substrate 12 is a flat substrate, the illustration is omitted, and only the first substrate 11 is shown.
  • the portion indicated by A—A in FIG. 1 (a) constitutes one micropump MP, and the liquid sucked from the input / output port 145, for example, is discharged from the input / output port 146 by a micropump mechanism described later. Discharge. Alternatively, the liquid sucked from the input / output port 146 in the reverse direction can be discharged from the input / output port 145.
  • eight micropumps MP are formed on the first substrate 11. Since these micropumps MP have the same structure, the structure will be described below with reference to FIG. 1 (d).
  • the first substrate 11 is, for example, a rectangular sheet having a width of 17 mm, a depth of 35 mm, and a thickness of 0.2 mm.
  • each micro pump MP formed on the first substrate 11 includes a pump chamber 121, a diaphragm 122, a first throttle channel 123, a first channel 124, and a second throttle channel. 125 and a second flow path 126.
  • the first substrate 11 is formed, for example, by processing a silicon wafer into a predetermined shape by a known photolithography process. That is, the patterned silicon substrate is etched to a predetermined depth using an ICP dry etching apparatus.
  • the etching step dicing is performed to cut out the first substrate 11 from the silicon wafer into a predetermined outer shape.
  • the first flow path 124 and the second flow path 126 are formed longer than the predetermined outer shape of the first substrate 11, the first flow path 124 and the second flow path 126 of the first substrate 11 are formed in the dicing process. Cut along the way.
  • the input / output port 146 is formed at the end face of the first substrate 124 at the tip of the first flow path 124, and the tip of the second flow path 126 as shown in FIG. 1 (b).
  • An input / output port 145 is provided on each end face of the first substrate.
  • the shapes of the input / output port 145 and the input / output port 146 are, for example, about 0.15 mm in width and about 0.15 mm in depth.
  • the shape of the input / output port 146 and the input / output port 145 varies depending on the thickness of the first substrate 11, but both width and thickness are preferably about 0.1 mm to about 1 mm.
  • the material of the first substrate 11 is not limited to silicon.
  • a plastic resin material can be used for injection molding.
  • the piezoelectric element 112 is bonded to the outer surface of the diaphragm 122. ing. Two electrodes for driving the piezoelectric element 112 are drawn out to the surfaces on both sides of the piezoelectric element 112 and connected to a flexible wiring (not shown).
  • the second substrate 12 needs to cover the flow path of each micropump MP formed on the first substrate 11 in close contact with the first substrate 11. Therefore, it is desirable that the thermal expansion coefficient of the second substrate 12 is as close as possible to the first substrate 11.
  • the material of the first substrate 11 is silicon, for example, Pyrex (registered trademark) glass (Pyrex is a registered trademark of Corning Glass Warks), Tempax glass (Tempax is a registered trademark of Schott Glastechnik), etc. are used. It is done. These have substantially the same coefficient of thermal expansion as the silicon substrate.
  • the shape of the second substrate 12 is, for example, the same width 17 mm and depth 35 mm as the first substrate 11, and the thickness is 1 mm.
  • the second substrate 12 is aligned so that the two sides of the first substrate 11 coincide with each other, and are joined by anodic bonding. After joining, if necessary, the end surface of the micro pump unit 5 where the input / output port 145 and the input / output port 146 are provided is polished and smoothed.
  • the second substrate 12 does not require processing such as perforation, and the second substrate 12 and the first substrate 11 are aligned and joined by a simple method to form a micropump unit.
  • the first substrate 11 and the second substrate 12 are processed into a predetermined outer shape, and then bonded to each other.
  • the production of the micropump unit 5 is limited to this method. It is not what is done.
  • a silicon wafer on which a large number of micropumps MP are patterned and a glass wafer such as Pyrex (registered trademark) glass may be bonded by anodic bonding or the like, and then processed into a predetermined outer shape by dicing or the like. In this way, the alignment of the first substrate 11 and the second substrate 12 can be further simplified.
  • the micropump unit 5 sucks liquid from one input / output port 145 and discharges liquid from the other input / output port 146 by the operation of the micropump MP described above. Further, by controlling the drive voltage applied to the piezoelectric element 112, the direction of liquid suction and discharge can be reversed.
  • the structure of the first substrate 11 itself reference can be made to JP-A-2001-322099 described in the section of the prior art.
  • the second throttle channel 125 has a low channel resistance when the differential pressure between the inflow side and the outflow side is close to zero. However, as the differential pressure increases, the flow path resistance increases. That is, the pressure dependency is large.
  • the first throttle channel 123 has a larger channel resistance when the differential pressure is close to zero than that of the second throttle channel 125. The resistance does not change so much, and the flow resistance becomes smaller than that of the second throttle flow path 125 when the differential pressure is large.
  • Such flow path resistance characteristics are always laminar regardless of the liquid (fluid) force flowing through the flow path, the force that causes turbulence according to the magnitude of the differential pressure, or the differential pressure. It is possible to obtain the power by Specifically, for example, the second throttle channel 125 is an orifice with a short channel length, and the first throttle channel 123 is a nozzle with the same inner diameter as the second throttle channel 125 and a long channel length. Can be realized.
  • the differential pressure becomes larger and the flow resistance of the second throttle flow path 125 is greater than that of the first throttle flow.
  • the flow resistance of the passage 123 becomes larger, and the liquid in the pump chamber 121 is discharged from the first throttle passage 123 (discharge process). If the pressure in the pump chamber 121 is decreased and the rate of change is reduced, the differential pressure is kept small, and the flow resistance of the first throttle channel 123 is greater than that of the second throttle channel 125.
  • the channel resistance becomes larger, and the liquid flows into the pump chamber 121 from the second throttle channel 125 (suction process).
  • FIG. 2 is an external view of a microchip inspection system 80 in the embodiment of the present invention.
  • the microchip inspection system 80 of the present invention includes a reaction detection device 82 and a microchip 1.
  • the reaction detection device 82 is a device that automatically detects the reaction between the sample previously injected into the microchip 1 and the reagent and displays the result on the display unit 84.
  • the reaction detection device 82 has a soot inlet 83 force S, and the microchip 1 is inserted into the soot entrance 83 and set inside the reaction detection device 82.
  • the punch inlet 83 has a height sufficiently higher than the thickness of the microchip 1 so that the microchip 1 does not come into contact with it when inserted.
  • 85 is a memory card slot
  • 86 is a print output port
  • 87 is an operation panel
  • 88 is an input / output terminal.
  • the person inspecting inserts the microchip 1 in the direction of the arrow in FIG. 2, and operates the operation panel 87 to start the inspection.
  • a micropump unit 5 (not shown) injects a liquid such as a driving liquid into the microchip 1 according to a command from the control means, and the reaction in the microchip 1 is automatically inspected.
  • the result is displayed on the display unit 84 constituted by a liquid crystal panel or the like.
  • the inspection result can be output from the print output port 86 or stored in the memory force inserted into the memory card slot 85 by operating the operation panel 87.
  • data can be saved from the external input / output terminal 88 to a personal computer, for example, using a LAN cable.
  • the person in charge of inspection takes out the microchip 1 from the inlet 83.
  • FIGS. 3A and 3B are external views of the microchip 1.
  • FIG. 3 (a) the arrow indicates the insertion direction for inserting the microchip 1 into a reaction detection device 82 described later.
  • FIG. 3 (a) illustrates the surface that becomes the upper surface of the microchip 1 when inserted. Yes.
  • Figure 3 (b) is a side view of the microchip 1.
  • the detection unit window 11 la and the detection unit flow path 11 lb in FIG. 3 (a) are provided for optically detecting the reaction between the specimen and the reagent, and are made of a transparent member such as glass or resin. It consists of 110a, 110b, 110c, 110d, and 1 lOe are drive fluid injection parts that communicate with the internal micro flow path. Yes, the driving liquid is injected from each driving liquid injection section 110 to drive the internal reagents and the like.
  • Reference numeral 213 denotes a specimen injecting unit for injecting the specimen into the microphone tip chip 1.
  • the microchip 1 includes a groove forming substrate 108 and a covering substrate 109 that covers the groove forming substrate 108.
  • a groove forming substrate 108 and a covering substrate 109 that covers the groove forming substrate 108.
  • the microchip 1 is desired to be excellent in processability, non-water absorption, chemical resistance, weather resistance, cost, and the like. Considering the structure, application, detection method, etc. of the microchip 1 Select the material for microchip 1. Various known materials can be used as the material, and usually the substrate and the flow path element are formed by appropriately combining one or more materials according to the characteristics of each material.
  • the tip for a large number of measurement specimens, particularly clinical specimens at risk of contamination and infection be of a disposable type. Therefore, a plastic resin that can be mass-produced and is light in weight and resistant to impact and easy to dispose of by incineration, for example, polystyrene that excels in transparency, mechanical properties, and moldability and is finely processed, is preferable.
  • a resin having excellent heat resistance for example, polycarbonate.
  • polypropylene When protein adsorption is a problem, it is preferable to use polypropylene.
  • the detection unit 111 optically detects a color reaction product, a fluorescent substance, or the like
  • at least the substrate in this part is made of a light-transmitting material (for example, alkali glass, quartz glass, transparent plastics). )
  • a light-transmitting material for example, alkali glass, quartz glass, transparent plastics.
  • the groove-forming substrate that forms the detection unit window 11 la and at least the detection unit flow path 11 lb is made of a light-transmitting material and transmits light through the detection unit 111. It is becoming like that.
  • the microchip 1 according to the embodiment of the present invention has a minute groove-like flow path (fine flow path) and functional component (flow path element) force for performing inspection, sample processing, etc. According to It is arranged in an appropriate manner.
  • a minute groove-like flow path fine flow path
  • functional component flow path element
  • FIG. 3 (c) an example of a process for performing amplification and detection of a specific gene performed in the microchip 1 by using these microchannels and channel elements will be described with reference to FIG.
  • the application of the present invention is not limited to the example of the microchip 1 described in FIG. 3 (c), but can be applied to the microchip 1 for various uses.
  • FIG. 3 (c) is an explanatory diagram for explaining the functions of the micro flow path and the flow path element inside the microchip 1.
  • the fine channel is provided with, for example, a sample storage unit 221 for storing a sample liquid, a reagent storage unit 220 for storing reagents, and the like, so that a rapid test can be performed regardless of location or time.
  • the reagent storage unit 220 stores necessary reagents, a cleaning solution, a denaturing solution, and the like in advance.
  • FIG. 3 (c) the reagent storage unit 220, the sample storage unit 221 and the flow channel element are represented by squares, and the fine flow channel therebetween is represented by a solid line and an arrow.
  • the microchip 1 includes a groove forming substrate 108 in which a fine flow path is formed and a covering substrate 109 that covers the groove-shaped flow path.
  • the microchannels are formed in the order of micrometers, and if they are arranged, the width is several to several hundred hundred thousand 111, preferably 10 to 200 mm 111, and the depth is about 25 to 500 mm, preferably 25 to 250 ⁇ m.
  • the above-described fine flow path is formed.
  • the coated substrate 109 needs to cover at least the fine flow path of the groove forming substrate in close contact, and may cover the entire surface of the groove forming substrate.
  • the microchannel 1 has a portion for controlling liquid feeding, such as a liquid feeding control unit (not shown) and a backflow prevention unit (such as a check valve and an active valve). In this way, liquid delivery is performed according to the prescribed procedure.
  • the sample injection unit 213 is an injection unit for injecting the sample into the microchip 1
  • the driving liquid injection unit 110 is an injection unit for injecting the driving liquid into the microchip 1.
  • the person in charge of the test injects the sample from the sample injection unit 213 using a syringe or the like. As shown in FIG. 3 (c), the sample injected from the sample injection unit 213 is stored in the sample storage unit 221 through the communicating fine channel.
  • the driving liquid injected from the driving liquid injection unit 110b is stored in the reagent storage unit 220a through the communicating fine channel and pushes out the reagent a.
  • the reagent a pushed out from the reagent storage unit 220a is sent to the amplification unit 222 by the driving liquid.
  • the reaction detection device 82 is heated or absorbed to react at a predetermined temperature. .
  • the solution containing the post-reaction specimen sent out from the amplification section 222 by the driving liquid is injected into the detection section 111.
  • the injected solution reacts with the reactants carried on the flow path wall of the detection unit 111 and is immobilized on the flow path wall.
  • the driving liquid when the driving liquid is injected from the driving liquid injection section 110c, the driving liquid pushes the reagent b stored in the reagent storage section 220b through the communicating fine flow path, and detects the detection section 11 from the fine flow path. Inject into 1.
  • the driving liquid when the driving liquid is injected from the driving liquid injection section 110d, the driving liquid pushes out the reagent stored in the reagent storage section 220c through the communicating fine flow path, and the detection section 11 1 from the fine flow path. Inject.
  • the driving liquid is injected from the driving liquid injection unit 110e, the cleaning liquid is pushed out from the cleaning liquid storage unit 123, and is injected into the detection unit 111. Wash the unreacted solution 41 remaining in the detector 1 11 with the washing solution.
  • the detected substance such as an amplified gene is detected by optically measuring the concentration of the reactant adsorbed on the flow path wall of the detection unit 111.
  • predetermined processing is performed inside the microchip 1 by sequentially injecting the driving liquid from the driving liquid injection unit 110.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of the reaction detection device 82 in the microchip inspection system 80 of the first embodiment.
  • the reaction detection device 82 includes a temperature control unit 152, a light detection unit 150, a micropump unit 5, a packing 90, a driving liquid tank 91, and the like.
  • FIG. 4 shows a state where the upper surface of the microchip 1 is in close contact with the temperature control unit 152 and the micropump unit 5.
  • the microchip 1 is driven by a driving member (not shown) and can move in the vertical direction on the paper surface.
  • the microchip 1 In the initial state, the microchip 1 can be punched in the left-right direction in FIG. 4, and the person in charge of inspection inserts the microchip 1 from the slot 83 until it comes into contact with a regulating member (not shown).
  • the chip detection unit 95 using a photo interrupter or the like detects the microchip 1 and is turned on.
  • the temperature adjustment unit 152 is a unit that incorporates a Peltier element, a power supply device, a temperature control device, and the like and adjusts the upper surface of the microchip 1 to a predetermined temperature by generating heat or absorbing heat.
  • control unit (not shown) receives a signal indicating that the detection unit 95 is turned on, the microchip 1 is raised by the driving member, and the temperature control unit 152 and the micropump unit 5 are placed on the upper surface of the microchip 1. Press against the end face of the to bring it into close contact.
  • the driving liquid injection unit 110 of the microchip 1 communicates with the corresponding input / output port 146 provided on the end surface of the micropump unit 5. Is provided.
  • the driving liquid injection unit 110 may be arranged so that the five micro pumps MP communicate with each other.
  • the specimen and the reagent stored in the microchip 1 react to cause, for example, coloration, light emission, fluorescence, turbidity, and the like.
  • the reaction result of the reagent occurring in the detection unit 111 is optically detected.
  • the light detection unit 150 includes a light emitting unit 150a and a light receiving unit 150b, and is arranged so as to be able to detect light transmitted through the detection unit 111 of the microchip 1.
  • a driving liquid tank 91 is connected to the suction side of the micropump unit 5 via a packing 90, and the driving liquid filled in the driving liquid tank 91 is sucked via the packing 90.
  • the input / output port 146 provided on the discharge-side end face of the micropump unit 5 communicates with the driving liquid injection unit 110 of the microchip 1.
  • the driving liquid having the force fed out is injected from the driving liquid injection unit 110 of the microchip 1 into the channel 250 formed in the microchip 1. In this way, the driving liquid is injected from the micropump unit 5 into the driving liquid injection unit 110.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of the reaction detection device 82 in the microchip inspection system 80 of the second embodiment.
  • the microchip 1 has the same configuration as that of the first embodiment, except that a packing 147 is attached to the end face of the micropump unit 5.
  • the same components as those described so far are designated by the same reference numerals and description thereof is omitted.
  • the throat / kin 147 is manufactured using an elastic member such as rubber, and is attached so as to cover the end face of the micropump unit 5 provided with the input / output port 146 except for the input / output port 146. In this way, when the micro pump unit 5 whose end face is covered with the packing 147 is pressed against the micro chip 1, the adhesiveness is increased, and the liquid injected from the gap between the input / output port 146 and the driving liquid injection section 110 leaks. That thing.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of the reaction detection device 82 in the microchip inspection system 80 of the third embodiment.
  • the micropump unit 5 is different from the first embodiment in that the needle-like connecting portion 160 is attached to the driving liquid injection portion 110 of the force microchip 1 having the same configuration as that of the first embodiment.
  • the same constituent elements as those described so far are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
  • the needle-like connecting portion 160 made of a material such as a resin has an opening at the needle-like tip, and a hole communicating with the opening at the end is provided. As shown in FIG. 6 (a), the needle-like connecting portion 160 is attached to the microchip 1 by bonding or the like at a position where the holes of the driving liquid injection portion 110 and the needle-like connecting portion 160 communicate with each other.
  • the shape of the tip of the needle-like connecting portion 160 becomes thicker toward the end smaller than the input / output port 146, and a part of the shape up to the end can be fitted to the input / output port 146. Therefore, when the needle-like connecting portion 160 attached to the microchip 1 is inserted into the input / output port 146, the needle-like connecting portion 160 is fitted to the input / output port 146.
  • reaction detection device 82 when a control unit (not shown) receives a signal indicating that detection unit 95 is turned on, microchip 1 is raised by the drive member. Then, the tip of the needle-like connecting portion 160 is inserted into the input / output port 146 of the micropump unit 5 so that the microchip 1 is positioned. When it rises to a fixed position, the needle-like connecting portion 160 and the input / output port 146 are fitted as shown in FIG. 6 (b). When the micropump unit 5 is driven, the liquid is injected from the first flow path 124 through the hole provided at the tip of the needle-like connection portion 160 to the driving liquid injection portion 110 that communicates therewith.
  • FIG. 7 (a) is a cross-sectional view showing an example of the internal configuration of the reaction detection device 82 in the microchip inspection system 80 of the fourth embodiment.
  • FIG. 7 (b) is a plan view of the microchip 1 in the microchip inspection system 80 of the fourth embodiment
  • FIG. 7 (c) is a side view of the microchip 1 in the microchip inspection system 80 of the fourth embodiment. is there.
  • the micropump unit 5 has the same configuration as that of the first embodiment.
  • the micropump unit 5 is connected to the driving liquid tank 91 via the packing 90 in the reaction inspection apparatus 82 as shown in FIG. 7 (a).
  • the four micropump units 5 are arranged.
  • the internal structure of the microchip 1 is the same as that of the first embodiment. As shown in FIGS. 7 (b) and 7 (c), four rows of stepped portions 250 are provided on the surface of the microchip 1. Is different. In the present embodiment, as shown in FIG. 7B, eight driving liquid injection portions 110 are provided in the step portion 250, respectively.
  • the width W of each stepped portion 250 is the same as the thickness of the end face of each micropump unit 5a, 5b, 5c, 5d, and the stepped portion 250 is a position where the micropump units 5a, 5b, 5c, 5d can be inserted. Is provided.
  • the input / output ports 146 of the micropump units 5a, 5b, 5c, and 5d communicate with the driving fluid injection unit 110 of the microchip. . If the surface of the stepped portion 250 shown by c in FIG. 7 (c) is chamfered, the micropump unit 5 can be easily inserted.
  • reaction detection device 82 when a control unit (not shown) receives a signal indicating that detection unit 95 is turned on, microchip 1 is raised by the drive member. When it rises to a predetermined position, it contacts the step 250 of the micropump unit 5a, 5b, 5c, 5d on the step 250 of the microchip 1 and the micro pump unit 5a, 5b, 5c, 5d Caro 146 communicates with the driving fluid injection part 110 of the microphone mouth tip 1.
  • the micro pump unit 5 of the present invention is provided with the input / output port 146 at the end face V, when the driving liquid is injected into the microchip 1 from the plurality of micro pump units 5. Even in this case, a large number of driving liquid injection sections 110 can be easily arranged on the microchip 1. Further, when the step 250 is provided on the microchip 1, the relative position between the micropump unit 5 and the microchip 1 is accurately determined, so that the input / output port 146 and the driving liquid injection unit 110 can be reliably communicated with each other with the force S. .
  • FIG. 7A shows an example of a reaction detection device 82 that injects liquid into the microchip 1 provided with four rows of stepped portions 250 using four microphone pump units 5.
  • the force is not limited to the example in FIG.
  • the liquid may be injected using a plurality of micropump units 5 without providing the stepped portion 250.
  • the present invention can also be applied to a reaction detection device 82 that injects liquid using a single micropump unit 5 in a row of stepped portions 250 provided on the microchip 1.
  • the force for injecting liquid from one side of the microchip 1 using the four micropump units 5 is provided on both sides of the microphone mouth chip 1, and the driving liquid injection unit 110 is provided on both sides of the micropump unit 5 V, you can inject liquid.
  • a packing 147 may be provided on the end surface of the micropump unit 5 as in the second embodiment. It is necessary to make the width of the stepped portion 250 wide so that the micro pump unit 5 provided with the packing 147 can be inserted, but by using the packing 147, adhesion can be improved and liquid leakage can be prevented more reliably. .
  • the needle-like connecting portion 160 may be attached to the driving liquid injecting portion 110. In this way, since the needle-like connecting portion 160 and the input / output port 146 are fitted, liquid leakage can be prevented more reliably.

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Description

明 細 書
マイクロポンプユニット、およびマイクロチップ検查システム 技術分野
[0001] 本発明は、マイクロポンプユニット、およびマイクロチップ検査システムに関する。
背景技術
[0002] 近年、マイクロマシン技術および超微細加工技術を駆使することにより、化学分析、 化学合成などを行うための装置、手段（例えばポンプ、バルブ、流路、センサなど）を 微細化して 1チップ上に集積化したシステムが開発されている（例えば特許文献 1参 照）。これは TAS (Micro total Analysis System :マイクロ総合分析システ ム）、バイオリアクタ、ラブ 'オン'チップ（Lab— on— chips)、バイオチップとも呼ばれ 、医療検査、診断分野、環境測定分野、農産製造分野でその応用が期待されている 。現実には遺伝子検査に見られるように、煩雑な工程、熟練した手技、機器類の操作 が必要とされる場合には、 自動化、高速化および簡便化されたミクロ化分析システム は、コスト、必要試量、所要時間のみならず、時間および場所を選ばない分析を可能 とすることによる恩恵は多大と言える。
[0003] 各種の分析、検査ではこれらの分析用チップ (以下、チップ内に微細流路が設けら れ、微細流路内において各種の反応を行う上記のようなチップを「マイクロチップ」と いう。）における分析の定量性、解析の精度、経済性などが重要視される。そのため にはシンプルな構成で、高い信頼性の送液システムを確立することが課題であり、精 度が高ぐ信頼性に優れるマイクロ流体制御素子が求められている。本出願人はこの ような用途に好適なマイクロポンプの動作原理と制御方法を例えば特許文献 2に開 示している。また、本出願人はマイクロポンプを形成したシリコン基板とガラス基板を 接合したマイクロポンプユニットを用いてマイクロチップに送液するシステムを提案し ている（例えば特許文献 3, 4参照）
特許文献 1：特開 2004— 28589号公報
特許文献 2：特開 2001— 322099号公報
特許文献 3：特開 2004— 108285号公報 特許文献 4 :特開 2004— 270537号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 特許文献 3, 4に開示されているマイクロポンプユニットは、ガラス基板に穴開け加 ェを行って貫通孔を設け、貫通孔から液体の吸入と吐出を行っていた。このようなマ イク口ポンプユニットでは、ガラス基板とシリコン基板を接合した時に、貫通孔が対応 するマイクロポンプの流路と連通するよう高い位置精度で穴開け加工をする必要があ
[0005] しかしながら、ガラス基板の所定の位置に精度良く直径 1. 2mm程度の貫通孔を開 けることは難しい。特に、多数のマイクロポンプを有するマイクロポンプユニット用のガ ラス基板を作製するときは、貫通孔の穴開け加工に時間がかかり、また歩留まりも悪 かった。
[0006] 本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ガラス基板への穴開け加工 が不要で、ガラス基板とシリコン基板の位置あわせが容易なマイクロポンプ、およびマ イク口チップ検査システムを提供することを目的とする。 課題を解決するための手段
[0007] 本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
[0008] 1.
少なくともポンプ室と、該ポンプ室に連通する流路を備えた第 1の基板と、 前記第 1の基板を覆う第 2の基板を有するマイクロポンプユニットにおいて、 前記流路に連通する入出力口が前記第 1の基板の端面に設けられていることを特徴 とするマイクロポンプユニット。
[0009] 2.
1に記載のマイクロポンプユニットと、
前記入出力口に連通する注入口を備えたマイクロチップと、
を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。
[0010] 3.
少なくとも 2つの 1に記載のマイクロポンプユニットを有し、 前記マイクロチップは、前記少なくとも 2つの 1に記載のマイクロポンプユニットの前記 入出力口にそれぞれ連通する前記注入口を備えたことを特徴とする 2に記載のマイ クロチップ検査システム。
[0011] 4.
前記マイクロチップは、前記注入口に連通する開口を先端に有する針状接続部を備 え、該針状接続部の先端の形状は前記入出力口より小さぐ末端に行くに従って太く なっており、末端までの一部の形状は前記入出力口に嵌合可能であることを特徴と する 2または 3に記載のマイクロチップ検査システム。
[0012] 5.
前記マイクロチップは、前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端 面が嵌合する溝部を有し、該溝部に前記注入口が設けられていることを特徴とする 2 乃至 4の何れ力、 1項に記載のマイクロチップ検査システム。
[0013] 6.
前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面は前記入出力口の部 分を除いて弾性部材で覆われていることを特徴とする 2乃至 5の何れ力、 1項に記載の マイクロチップ検査システム。 発明の効果
[0014] 本発明によれば、シリコン基板に液体の吸入口、吐出口用の流路を設け、ガラス基 板を接合後、接合されたシリコン基板とガラス基板の端面をダイシングによりカットす るので、ガラス基板への穴開け加工が不要で、ガラス基板とシリコン基板の位置あわ せを容易に行うことができる。
図面の簡単な説明
[0015] [図 1]本発明の実施形態におけるマイクロポンプユニット 5の説明図である。
[図 2]本発明の実施形態における反応検出装置 82の外観図である。
[図 3]本発明の実施形態に係わるマイクロチップ 1の一例についての説明図である。
[図 4]第 1の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82の 内部構成の一例を示す断面図である。
[図 5]第 2の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82の 内部構成の一例を示す断面図である。
[図 6]第 3の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82の 内部構成の一例を示す断面図である。
[図 7]第 4の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82の 内部構成の一例を示す断面図である。
符号の説明
[0016] 1 マイクロチップ
5 マイクロポンプユニット
80 マイクロチップ検査システム
82 反応検出装置
83 揷入口
84 表示部
90 パッキン
91 駆動液タンク
110 駆動液注入部
111 検出部
150 光検出部
160 針状接続部
213 検体注入部
MP マイクロポンプ
発明を実施するための最良の形態
[0017] 以下、図面に基づき本発明の実施形態を説明する。
[0018] 次に、本発明の実施形態におけるマイクロポンプユニット 5の一例について、図 1を 用いて説明する。
[0019] 図 1 (a)は本発明のマイクロポンプユニット 5の平面図であり、図 1 (b)は左側面図、 図 1 (c)は右側面図である。また、図 1 (d)は図 1 (a)に A— Aで示す部分の断面図で ある。
[0020] 図 1に示すようにマイクロポンプユニット 5は、第 1の基板 11、第 2の基板 12から成る 。なお、図 1 (a)において、第 2の基板 12は平面の基板なので図示を省略し、第 1の 基板 11のみを図示している。
[0021] 図 1 (a)の A— Aで示す部分が一つのマイクロポンプ MPを構成しており、後に説明 するマイクロポンプ機構によって、例えば入出力口 145から吸入した液体を入出力口 146から吐出する。あるいは、逆方向に入出力口 146から吸入した液体を入出力口 145力、ら吐出することもできる。図 1 (a)の例では、第 1の基板 11に 8つのマイクロポン プ MPが形成されている。これらのマイクロポンプ MPは互いに同じ構造であるから、 以下にぉレ、ては図 1 (d)を用いてその構造を説明する。
[0022] 第 1の基板 11は、例えば幅 17mm、奥行き 35mm、厚み 0. 2mmの大きさの長方 形のシート状である。図 1 (d)に示すように、第 1の基板 11に形成された各マイクロポ ンプ MPは、ポンプ室 121、ダイヤフラム 122、第 1絞り流路 123、第 1流路 124、第 2 絞り流路 125、および第 2流路 126を有する。
[0023] 第 1の基板 11は、例えばシリコンウェハを公知のフォトリソグラフィー工程で所定の 形状に加工して形成する。つまり、パターユングされたシリコン基板を ICPドライエツ チング装置を用いて所定の深さまでエッチングする。
[0024] エッチング工程の後、ダイシングを行ってシリコンウェハから所定の外形形状に第 1 の基板 11を切り出す。エッチング工程において、第 1流路 124、第 2流路 126は第 1 の基板 11の所定の外形形状よりも長く形成されているので、ダイシング工程では第 1 流路 124、第 2流路 126の途中でカットすることになる。このようにして図 1 (c)のように 第 1流路 124の先端の第 1の基板の端面には入出力口 146が、図 1 (b)のように第 2 流路 126の先端の第 1の基板の端面には入出力口 145が、それぞれ設けられる。第 1の基板 11の厚みが 0. 2mm場合、入出力口 145、入出力口 146の形状は、例えば 幅 0. 15mm,深さ 0. 15mm程度である。入出力口 146、入出力口 145の形状は第 1の基板 11の厚みによって好適な値が変わるが、幅、厚みとも 0. 1mm〜； 1mm程度 が好ましい。
[0025] なお、第 1の基板 11の材料はシリコンに限定されるものではなぐ例えばプラステツ ク樹脂材料を用いて射出成形により作製することもできる。
[0026] 図 1 (d)に示すように、ダイヤフラム 122の外側の面には、圧電素子 112が接着され ている。圧電素子 112の駆動のための 2つの電極は、圧電素子 112の両側の表面に 引き出され、図示せぬフレキシブル配線と接続される。
[0027] 第 2の基板 12は、第 1の基板 11に形成された各マイクロポンプ MPの流路等を第 1 の基板 11に密着して覆う必要がある。そのため、第 2の基板 12の熱膨張率は第 1の 基板 11にできるだけ近いことが望ましい。第 1の基板 11の材料がシリコンの場合、例 えば、パイレックス（登録商標）ガラス（Pyrexは Corning Glass Warks社の登録商 標）、テンパックスガラス (Tempaxは Schott Glaswerk社の登録商標）などが用い られる。これらは熱膨張率がシリコン基板とほぼ同じである。第 2の基板 12の形状は、 例えば、第 1の基板 11と同じ幅 17mm、奥行き 35mmであり、厚みは lmmである。 第 2の基板 12は第 1の基板 11と 2つの辺が一致するように位置合わせを行って、陽 極接合により接合する。接合した後、必要に応じてマイクロポンプユニット 5の入出力 口 145、入出力口 146が設けられた端面を研磨して平滑にする。
[0028] このように、第 2の基板 12に孔開け等の加工は不要であり、第 2の基板 12と第 1の 基板 11を簡単な方法で位置あわせを行って接合し、マイクロポンプユニット 5を作製 すること力 Sでさる。
[0029] なお、今までの説明では第 1の基板 11と第 2の基板 12を所定の外形形状に加工し てから接合を行ってレ、る力 マイクロポンプユニット 5の作製はこの方法に限定される ものではない。例えば、多数のマイクロポンプ MPがパターユングされたシリコンゥェ ハとパイレックス (登録商標)ガラス等のガラスウェハを陽極接合等により接合した後、 ダイシング等により所定の外形形状に加工しても良い。このようにすれば、第 1の基板 11と第 2の基板 12の位置合わせをさらに簡単にすることができる。
[0030] マイクロポンプユニット 5は、上に述べたマイクロポンプ MPの作動によって、一方の 入出力口 145から液体を吸い込み、他方の入出力口 146から液体を吐出する。また 、圧電素子 112に印加する駆動電圧を制御することによって、液体の吸入と吐出の 方向を逆にすることができる。なお、第 1の基板 11それ自体の構造については、従来 の技術の項で述べた特開 2001— 322099を参照することができる。
[0031] 次にマイクロポンプユニット 5の動作原理について説明する。
[0032] 第 2絞り流路 125は、その流入側と流出側との差圧が零に近いときは流路抵抗が低 いが、差圧が大きくなると流路抵抗が大きくなる。つまり圧力依存性が大きい。第 1絞 り流路 123は、差圧が零に近いときの流路抵抗は第 2絞り流路 125の場合よりも大き いが、圧力依存性がほとんどなぐ差圧が大きくなつても流路抵抗は余り変化せず、 差圧が大きい場合に流路抵抗が第 2絞り流路 125よりも小さくなる。
[0033] このような流路抵抗特性は、流路を流れる液体 (流体）力 差圧の大きさに応じて乱 流となるようにする力、、または差圧にかかわりなく常に層流となるようにする力、、によつ て得ることが可能である。具体的には、例えば、第 2絞り流路 125を流路長の短いオリ フィスとし、第 1絞り流路 123を第 2絞り流路 125と内径が同じで流路長の長いノズル とすることによって実現することが可能である。
[0034] 第 1絞り流路 123と第 2絞り流路 125のこのような流路抵抗特性を利用して、ポンプ 室 121に圧力を発生させるとともに、その圧力の変化の割合を制御することによって 、流路抵抗の低い方に液体を吐出するようなポンプ作用を実現することができる。
[0035] つまり、ポンプ室 121の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を大きくしてお けば、差圧が大きくなつて第 2絞り流路 125の流路抵抗の方が第 1絞り流路 123の流 路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室 121内の液体は第 1絞り流路 123から吐出する（吐 出工程)。そして、ポンプ室 121の圧力を下降させるとともに、その変化の割合を小さ くすれば、差圧が小さく維持されて第 1絞り流路 123の流路抵抗の方が第 2絞り流路 125の流路抵抗よりも大きくなり、第 2絞り流路 125からポンプ室 121内に液体が流入 する（吸入工程)。
[0036] これとは逆に、ポンプ室 121の圧力を上昇させるとともに、その変化の割合を小さく くすれば、差圧が小さく維持されて第 1絞り流路 123の流路抵抗の方が第 2絞り流路 125の流路抵抗よりも大きくなり、ポンプ室 121内の液体は第 2絞り流路 125から吐 出する（吐出工程)。そして、ポンプ室 121の圧力を下降させるとともに、その変化の 割合を大きくすれば、差圧が大きくなつて第 1絞り流路 123の流路抵抗の方が第 2絞 り流路 125の流路抵抗よりも小さくなり、第 1絞り流路 123からポンプ室 121内に液体 が流入する（吸入工程)。
[0037] このようなポンプ室 121の圧力制御は、圧電素子 112に供給する駆動電圧を制御 し、ダイヤフラム 122の変形の量およびタイミングを制御することによって実現される。 [0038] 図 2は、本発明の実施形態におけるマイクロチップ検査システム 80の外観図である
〇
[0039] 本発明のマイクロチップ検査システム 80は反応検出装置 82とマイクロチップ 1から 構成される。反応検出装置 82はマイクロチップ 1に予め注入された検体と、試薬との 反応を自動的に検出し、表示部 84に結果を表示する装置である。反応検出装置 82 には揷入口 83力 Sあり、マイクロチップ 1を揷入口 83に差し込んで反応検出装置 82の 内部にセットするようになっている。
[0040] なお、揷入口 83はマイクロチップ 1を揷入時に接触しないように、マイクロチップ 1の 厚みより十分高さがある。 85はメモリカードスロット、 86はプリント出力口、 87は操作 パネル、 88は入出力端子である。
[0041] 検査担当者は図 2の矢印方向にマイクロチップ 1を揷入し、操作パネル 87を操作し て検査を開始させる。反応検出装置 82の内部では、制御手段の指令により図示せ ぬマイクロポンプユニット 5がマイクロチップ 1に駆動液等の液体を注入し、マイクロチ ップ 1内の反応の検査が自動的に行われる。検査が終了すると液晶パネルなどで構 成される表示部 84に結果が表示される。検査結果は操作パネル 87の操作により、プ リント出力口 86よりプリントを出力したり、メモリカードスロット 85に揷入されたメモリ力 ードに記憶すること力できる。また、外部入出力端子 88から例えば LANケーブルを 使って、パソコンなどにデータを保存することができる。
[0042] 検査担当者は、検査終了後、マイクロチップ 1を揷入口 83から取り出す。
[0043] 次に、本発明の実施形態に係わるマイクロチップ 1の一例について、図 3を用いて 説明する。
[0044] 図 3 (a)、図 3 (b)はマイクロチップ 1の外観図である。図 3 (a)において矢印は、後述 する反応検出装置 82にマイクロチップ 1を揷入する揷入方向であり、図 3 (a)は揷入 時にマイクロチップ 1の上面となる面を図示している。図 3 (b)はマイクロチップ 1の側 面図である。
[0045] 図 3 (a)の検出部の窓 11 laと検出部の流路 11 lbは検体と試薬の反応を光学的に 検出するために設けられており、ガラスや樹脂などの透明な部材で構成されている。 110a, 110b, 110c, 110d、 1 lOeは内部の微細流路に連通する駆動液注入部で あり、各駆動液注入部 110から駆動液を注入し内部の試薬等を駆動する。 213はマ イク口チップ 1に検体を注入するための検体注入部である。
[0046] 図 3 (b)に示すように、マイクロチップ 1は溝形成基板 108と、溝形成基板 108を覆う 被覆基板 109から構成されている。次に、マイクロチップ 1を構成する溝形成基板 10 8と被覆基板 109に用いる材料について説明する。
[0047] マイクロチップ 1は、加工成形性、非吸水性、耐薬品性、耐候性、コストなどに優れ ていることが望まれており、マイクロチップ 1の構造、用途、検出方法などを考慮して、 マイクロチップ 1の材料を選択する。その材料としては従来公知の様々なものが使用 可能であり、個々の材料特性に応じて通常は 1以上の材料を適宜組み合わせて、基 板および流路エレメントが成形される。
[0048] 特に、多数の測定検体、とりわけ汚染、感染のリスクのある臨床検体を対象とするチ ップは、デイスポーサブルタイプであることが望ましい。そのため、量産可能であり、軽 量で衝撃に強ぐ焼却廃棄が容易なプラステック樹脂、例えば、透明性、機械的特性 および成型性に優れて微細加工がしゃすいポリスチレンが好ましい。また、例えば分 析においてチップを 100°C近くまで加熱する必要がある場合には、耐熱性に優れる 樹脂（例えばポリカーボネートなど）を用いることが好ましい。また、タンパク質の吸着 が問題となる場合にはポリプロピレンを用いることが好ましい。樹脂やガラスなどは熱 伝導率が小さぐマイクロチップの局所的に加熱される領域に、これらの材料を用い ることにより、面方向への熱伝導が抑制され、加熱領域のみ選択的に加熱することが できる。
[0049] 検出部 111において、呈色反応の生成物や蛍光物質などの検出を光学的に行う 場合は、少なくともこの部位の基板は光透過性の材料 (例えばアルカリガラス、石英 ガラス、透明プラスチック類）を用い、光が透過するようにする必要がある。本実施形 態においては、検出部の窓 11 laと、少なくとも検出部の流路 11 lbを形成する溝形 成基板は、光透過性の材料が用いられていて、検出部 111を光を透過するようにな つている。
[0050] 本発明の実施形態に係わるマイクロチップ 1には、検査、試料の処理などを行うた めの、微小な溝状の流路 (微細流路）および機能部品（流路エレメント）力 用途に応 じた適当な態様で配設されている。本実施形態では、これらの微細流路および流路 エレメントによってマイクロチップ 1内で行われる特定の遺伝子の増幅およびその検 出を行う処理の一例を図 3 (c)を用いて説明する。なお、本発明の適用は図 3 (c)で 説明するマイクロチップ 1の例に限定されるものでは無ぐ様々な用途のマイクロチッ プ 1に適用できる。
[0051] 図 3 (c)はマイクロチップ 1内部の微細流路および流路エレメントの機能を説明する ための説明図である。
[0052] 微細流路には、例えば検体液を収容する検体収容部 221、試薬類を収容する試 薬収容部 220などが設けられており、場所や時間を問わず迅速に検査ができるよう、 試薬収容部 220には必要とされる試薬類、洗浄液、変性処理液などがあらかじめ収 容されている。図 3 (c)において、試薬収容部 220、検体収容部 221および流路エレ メントは四角形で表し、その間の微細流路は実線と矢印で表す。
[0053] マイクロチップ 1は、微細流路を形成した溝形成基板 108と溝状の流路を覆う被覆 基板 109から構成されている。微細流路はマイクロメーターオーダーで形成されてお り、 列えば幅は数〃 m〜数百〃111、好ましくは 10〜200〃111で、深さは 25〜500〃 m程度、好ましくは 25〜250 μ mである。
[0054] 少なくともマイクロチップ 1の溝形成基板 108には、上記の微細流路が形成されて いる。被覆基板 109は、少なくとも溝形成基板の微細流路を密着して覆う必要があり 、溝形成基板の全面を覆っていても良い。なお、マイクロチップ 1の微細流路には、 例えば、図示せぬ送液制御部、逆流防止部（逆止弁、能動弁など)などの送液を制 御するための部位が設けられ、逆流を防止し、所定の手順で送液が行われるように なっている。
[0055] 検体注入部 213はマイクロチップ 1に検体を注入するための注入部、駆動液注入 部 110はマイクロチップ 1に駆動液を注入するための注入部である。マイクロチップ 1 による検査を行うに先立って、検査担当者は検体を検体注入部 213から注射器など を用いて注入する。図 3 (c)に示すように、検体注入部 213から注入された検体は、 連通する微細流路を通って検体収容部 221に収容される。
[0056] 次に、駆動液注入部 110aから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路 を通って検体収容部 221に収容されている検体を押し出し、増幅部 222に検体を送 り込む。
[0057] 一方、駆動液注入部 110bから注入された駆動液は、連通する微細流路を通って 試薬収容部 220aに収容されて!/、る試薬 aを押し出す。試薬収容部 220aから押し出 された試薬 aは増幅部 222に駆動液によって送り込まれる。このときの反応条件によ つては、増幅部 222の部分を所定の温度にする必要があり、後で説明するように反 応検出装置 82の内部で加熱または吸熱して所定の温度で反応させる。
[0058] 所定の反応時間の後、さらに駆動液により増幅部 222から送り出された反応後の検 体を含む溶液は、検出部 111に注入される。注入された溶液は検出部 111の流路壁 に担持されている反応物質と反応し流路壁に固定化する。
[0059] 次に、駆動液注入部 110cから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流路 を通って試薬収容部 220bに収容されている試薬 bを押し出し、微細流路から検出部 11 1に注入する。
[0060] 同様に、駆動液注入部 110dから駆動液を注入すると、駆動液は連通する微細流 路を通って試薬収容部 220cに収容されている試薬を押し出し、微細流路から検出 部 11 1に注入する。
[0061] 最後に、駆動液注入部 110eから駆動液を注入して、洗浄液収容部 123から洗浄 液を押しだし、検出部 111に注入する。洗浄液によって検出部 1 11内に残留してい る未反応の溶液 41を洗浄する。
[0062] 洗浄後、検出部 111の流路壁に吸着した反応物の濃度を光学的に測定することに よって、増幅した遺伝子など被検出物を検出する。このように、駆動液注入部 110か ら駆動液を順次注入することにより、マイクロチップ 1の内部で所定の処理が行われる
〇
[0063] 図 4は、第 1の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82 の内部構成の一例を示す断面図である。反応検出装置 82は温度調節ユニット 152、 光検出部 150、マイクロポンプユニット 5、パッキン 90、駆動液タンク 91などから構成 される。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付し、説 明を省略する。 [0064] 図 4は、マイクロチップ 1の上面を温度調節ユニット 152とマイクロポンプユニット 5に 密着させている状態である。マイクロチップ 1は図示せぬ駆動部材により駆動され、紙 面上下方向に移動可能である。
[0065] 初期状態において、マイクロチップ 1は図 4の紙面左右方向に揷抜可能であり、検 查担当者は揷入口 83から図示せぬ規制部材に当接するまでマイクロチップ 1を揷入 する。所定の位置までマイクロチップ 1を揷入するとフォトインタラプタなどを用いたチ ップ検知部 95がマイクロチップ 1を検知し、オンになる。
[0066] 温度調節ユニット 152は、ペルチェ素子、電源装置、温度制御装置などを内蔵し、 発熱または吸熱を行ってマイクロチップ 1の上面を所定の温度に調整するユニットで ある。
[0067] 図示せぬ制御部が、検知部 95がオンになった信号を受信すると、駆動部材により マイクロチップ 1を上昇させて、マイクロチップ 1の上面を温度調節ユニット 152とマイ クロポンプユニット 5の端面に押しつけて密着させる。
[0068] マイクロチップ 1の駆動液注入部 110は、マイクロチップ 1とマイクロポンプユニット 5 を密着させたときに、マイクロポンプユニット 5の端面に設けられた対応する入出力口 146とそれぞれ連通する位置に設けられている。なお、図 1に図示したマイクロポンプ ユニット 5の例ではマイクロポンプ MPが 8つ設けられている力 全てのマイクロポンプ MPを使用する必要はない。図 3に図示したマイクロチップ 1の場合は、 5つのマイクロ ポンプ MPが連通するよう駆動液注入部 110を配置すれば良い。
[0069] マイクロチップ 1の検出部 111では、検体とマイクロチップ 1内に貯蔵された試薬が 反応して、例えば呈色、発光、蛍光、混濁などをおこす。本実施形態では図 3で説明 したように、検出部 111でおこる試薬の反応結果を光学的に検出する。光検出部 15 0は発光部 150aと受光部 150bから成り、マイクロチップ 1の検出部 111を透過する 光を検出できるように配置されて!/、る。
[0070] マイクロポンプユニット 5の吸込側には、パッキン 90を介して駆動液タンク 91が接続 され、駆動液タンク 91に充填された駆動液をパッキン 90を介して吸い込むようになつ ている。一方、マイクロポンプユニット 5の吐出側の端面に設けられた入出力口 146 はマイクロチップ 1の駆動液注入部 110と連通しているので、マイクロポンプユニット 5 力も送り出された駆動液は、マイクロチップ 1の駆動液注入部 110からマイクロチップ 1内に形成された流路 250に注入される。このようにして、マイクロポンプユニット 5か ら駆動液注入部 110に駆動液を注入する。
[0071] 図 5は、第 2の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82 の内部構成の一例を示す断面図である。マイクロチップ 1は第 1の実施形態と同じ構 成であるが、マイクロポンプユニット 5の端面にパッキン 147を取り付けている点が異 なっている。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要素には同番号を付 し、説明を省略する。
[0072] ノ /キン 147は、ゴムなどの弾性部材を用いて作製され、入出力口 146が設けられ たマイクロポンプユニット 5の端面を入出力口 146を除いて覆うように取り付けられて いる。このように、パッキン 147で端面を覆ったマイクロポンプユニット 5をマイクロチッ プ 1に押しつけると密着性が増し、入出力口 146と駆動液注入部 110との隙間から注 入した液体が漏れるようなことがなレ、。
[0073] 図 6は、第 3の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装置 82 の内部構成の一例を示す断面図である。マイクロポンプユニット 5は第 1の実施形態 と同様の構成である力 マイクロチップ 1の駆動液注入部 110に針状接続部 160を取 り付けている点が異なっている。以下、これまでに説明した構成要素と同一の構成要 素には同番号を付し、説明を省略する。
[0074] 樹脂などの材料で作製された針状接続部 160は、針状の先端に開口を有し、末端 の開口との間に連通する孔が設けられて!/、る。図 6 (a)のように駆動液注入部 110と 針状接続部 160の孔が連通する位置で、針状接続部 160はマイクロチップ 1に接着 等により取り付けられている。針状接続部 160の先端の形状は入出力口 146より小さ ぐ末端に行くに従って太くなつており、末端までの一部の形状は入出力口 146に嵌 合可能である。したがって、マイクロチップ 1に取り付けられた針状接続部 160を入出 力口 146に揷入すると、針状接続部 160は入出力口 146と嵌合する。
[0075] 反応検出装置 82においては、図示せぬ制御部が、検知部 95がオンになった信号 を受信すると、駆動部材によりマイクロチップ 1を上昇させる。すると、針状接続部 16 0の先端がマイクロポンプユニット 5の入出力口 146に揷入され、マイクロチップ 1が所 定の位置まで上昇すると、図 6 (b)のように針状接続部 160と入出力口 146が嵌合す る。マイクロポンプユニット 5を駆動すると第 1流路 124から針状接続部 160の先端に 設けられた穴を通って、連通する駆動液注入部 110に液体が注入される。
[0076] このようにすると、針状接続部 160と入出力口 146が嵌合するので、液漏れを防ぐ こと力 Sでさる。
[0077] 図 7 (a)は、第 4の実施形態のマイクロチップ検査システム 80における反応検出装 置 82の内部構成の一例を示す断面図である。図 7 (b)は第 4の実施形態のマイクロ チップ検査システム 80におけるマイクロチップ 1の平面図、図 7 (c)は第 4の実施形態 のマイクロチップ検査システム 80におけるマイクロチップ 1の側面図である。
[0078] マイクロポンプユニット 5は第 1の実施形態と同様の構成であり、本実施形態では図 7 (a)のように反応検査装置 82内に、駆動液タンク 91にパッキン 90を介して接続され た 4つのマイクロポンプユニット 5が配置されている。
[0079] マイクロチップ 1の内部構成は第 1の実施形態と同様である力 図 7 (b)、（c)のよう にマイクロチップ 1の表面に 4列の段差部 250が設けられている点が異なっている。 本実施形態では図 7 (b)のように駆動液注入部 110が段差部 250に各 8個設けられ ている。各段差部 250の幅 Wは各マイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dの端面の厚 みと同じであり、段差部 250はマイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dが揷入できる位 置に設けられている。マイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dの端面が段差部 250に 当接すると、マイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dの各入出力口 146がマイクロチッ プの駆動液注入部 110と連通する。なお、図 7 (c)に cで図示する段差部 250の面を 面取りしておくと、マイクロポンプユニット 5を容易に揷入することができる。
[0080] 反応検出装置 82においては、図示せぬ制御部が検知部 95がオンになった信号を 受信すると、駆動部材によりマイクロチップ 1を上昇させる。所定の位置まで上昇する と、マイクロチップ 1の段差き 250にマイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dの端面カ 各段差き 250に当接し、マイクロポンプユニット 5a、 5b、 5c、 5dの人出カロ 146とマ イク口チップ 1の駆動液注入部 1 10が連通する。
[0081] このように、本発明のマイクロポンプユニット 5は端面に入出力口 146が設けられて V、るので、複数のマイクロポンプユニット 5からマイクロチップ 1に駆動液を注入する場 合でもマイクロチップ 1上に容易に多くの駆動液注入部 110を配置することができる。 さらに、マイクロチップ 1に段差部 250を設けると、マイクロポンプユニット 5とマイクロ チップ 1の相対位置が正確に決まるので、入出力口 146と駆動液注入部 110を確実 に連通させること力 Sでさる。
[0082] なお、図 7 (a)では 4列の段差部 250が設けられたマイクロチップ 1に、 4つのマイク 口ポンプユニット 5を用いて液体を注入する反応検出装置 82の一例を図示している 力 図 7の例に限定されるものではない。例えば、段差部 250を設けずに複数のマイ クロポンプユニット 5を用いて液体を注入しても良い。また、例えば、マイクロチップ 1 に設けられた段差部 250が 1列で 1つのマイクロポンプユニット 5を用いて液体を注入 する反応検出装置 82にも本発明は適用できる。また、本実施形態ではマイクロチッ プ 1の片面から 4つのマイクロポンプユニット 5を用いて液体を注入している力 マイク 口チップ 1の両面に駆動液注入部 110を設け、両面からマイクロポンプユニット 5を用 V、て液体を注入しても良レ、。
[0083] あるいは、第 2の実施形態のように、マイクロポンプユニット 5の端面にパッキン 147 を設けても良い。パッキン 147を設けたマイクロポンプユニット 5が揷入できるように段 差部 250の幅を広くする必要があるが、パッキン 147を用いることにより密着性を高め 、より確実に液漏れを防ぐことができる。
[0084] さらに、第 3の実施形態のように、駆動液注入部 110に針状接続部 160を取り付け ても良い。このようにすると、針状接続部 160と入出力口 146が嵌合するので、さらに 確実に液漏れを防ぐことができる。
[0085] 以上このように、本発明によれば、ガラス基板への穴開け加工が不要で、ガラス基 板とシリコン基板の位置あわせが容易なマイクロポンプ、および反応検出装置を提供 すること力 Sでさる。

Claims

請求の範囲
[1] 少なくともポンプ室と、該ポンプ室に連通する流路を備えた第 1の基板と、
前記第 1の基板を覆う第 2の基板を有するマイクロポンプユニットにおいて、 前記流路に連通する入出力口が前記第 1の基板の端面に設けられていることを特徴 とするマイクロポンプユニット。
[2] 請求の範囲第 1項に記載のマイクロポンプユニットと、
前記入出力口に連通する注入口を備えたマイクロチップと、
を有することを特徴とするマイクロチップ検査システム。
[3] 少なくとも 2つの請求の範囲第 1項に記載のマイクロポンプユニットを有し、
前記マイクロチップは、前記少なくとも 2つの請求の範囲第 1項に記載のマイクロポン プユニットの前記入出力口にそれぞれ連通する前記注入口を備えたことを特徴とす る請求の範囲第 2項に記載のマイクロチップ検査システム。
[4] 前記マイクロチップは、前記注入口に連通する開口を先端に有する針状接続部を備 え、該針状接続部の先端の形状は前記入出力口より小さぐ末端に行くに従って太く なっており、末端までの一部の形状は前記入出力口に嵌合可能であることを特徴と する請求の範囲第 2項または第 3項に記載のマイクロチップ検査システム。
[5] 前記マイクロチップは、前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端 面が嵌合する溝部を有し、該溝部に前記注入口が設けられていることを特徴とする 請求の範囲第 2項乃至第 4項の何れ力、 1項に記載のマイクロチップ検査システム。
[6] 前記マイクロポンプユニットの前記入出力口が設けられた端面は前記入出力口の部 分を除!/、て弾性部材で覆われて!/、ることを特徴とする請求の範囲第 2項乃至第 5項 の何れ力、 1項に記載のマイクロチップ検査システム。
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