WO2018221576A1 - 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

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 Download PDF

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WO2018221576A1
WO2018221576A1 PCT/JP2018/020745 JP2018020745W WO2018221576A1 WO 2018221576 A1 WO2018221576 A1 WO 2018221576A1 JP 2018020745 W JP2018020745 W JP 2018020745W WO 2018221576 A1 WO2018221576 A1 WO 2018221576A1
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WO
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microfluidic device
functional
units
functional units
unit
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PCT/JP2018/020745
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English (en)
French (fr)
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一彦 今村
延彦 乾
正太郎 小原
隆昌 河野
辰典 ▲高▼松
亮馬 石井
Original Assignee
積水化学工業株式会社
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N35/00—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor
    • G01N35/08—Automatic analysis not limited to methods or materials provided for in any single one of groups G01N1/00 - G01N33/00; Handling materials therefor using a stream of discrete samples flowing along a tube system, e.g. flow injection analysis
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N37/00—Details not covered by any other group of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a microfluidic device having a microchannel through which a fluid is fed and a system having the microfluidic device.
  • microfluidic devices have been proposed for biochemical analysis and the like.
  • the volume of the fluid to be used is very small, a very small amount of analysis is possible, and the analysis system can be miniaturized.
  • this type of microfluidic device is provided with a plurality of valves for opening and closing microchannels, a plurality of reagent supply units for supplying reagents, a micropump for feeding fluid, and the like.
  • valves, reagent supply units, gas generating micropumps, and the like require operations from the outside.
  • a plurality of types of operation members are required for the microfluidic device.
  • a reagent supply pressing member is required.
  • a micropump that generates gas by light requires a device for irradiating light from the outside. Therefore, even if the microfluidic device itself is small, various operation members are required to operate a plurality of types of functional units of the microfluidic device.
  • An object of the present invention is to provide a microfluidic device capable of operating a plurality of types of functional units in a microfluidic device using a simple operation member, and a microfluidic device system including the microfluidic device and the operation member. There is to do.
  • a microfluidic device is a microfluidic device having a microchannel through which a fluid is sent, and is provided in a part of the microchannel, and requires a plurality of operations that require an external operation.
  • a first functional unit, and a plurality of second functional units which are provided in a part of the microchannel and require an external operation, and the plurality of first functional units are
  • the microfluidic device is arranged along a first direction or a first circumferential direction, and the plurality of second functional parts are arranged separately from the plurality of first functional parts.
  • the plurality of second functional units are arranged along the first direction or a second circumferential direction concentric with the first circumference.
  • the microfluidic device when the microfluidic device is moved a predetermined amount in the first direction or the first circumferential direction, at least one of the first functional units. A portion where at least one of the first functional units and at least one of the second functional units are arranged so that at least one of the second functional units can be operated from the outside. Have.
  • the microfluidic device when the microfluidic device is moved a predetermined amount in the first direction or the first circumferential direction, at least one of the first functions
  • the at least one first functional unit and the at least one second functional unit are arranged so that the unit and the at least one second functional unit can be operated from the outside.
  • a plurality of third functional units that are provided in a part of the microchannel and require an external operation are provided in the first direction. Alternatively, they are arranged along a third circumferential direction concentric with the first circumference.
  • At least one of the first functional units, at least one of the second functional units, and at least one of the third functional units is in a position that can be operated from the outside.
  • a functional unit, at least one second functional unit, and at least one third functional unit are disposed.
  • At least one of the first functional units, at least one of the second functional units, and at least one of the third functional units is in a position that can be operated from the outside.
  • a functional unit, at least one second functional unit, and at least one third functional unit are arranged.
  • the plurality of first functional units and the plurality of second functional units have portions where the functional units are arranged at the same interval. .
  • the plurality of first functional units, the plurality of second functional units, and the plurality of third functional units function at the same interval. It has a portion where the parts are lined up.
  • the plurality of first functional units are regularly arranged along the first direction or the first circumferential direction
  • a plurality of second functional units are regularly arranged along the first direction or a second circumferential direction concentric with the first circumference.
  • the plurality of third functional units are regularly arranged along the first direction or the third circumferential direction.
  • an interval between the first functional units adjacent to each other is adjacent to the second functional unit in the first direction.
  • the interval between is equal.
  • the positional relationship between the first operation unit that operates the plurality of types of first function units and the second operation unit that operates the plurality of types of second function units may be simplified. it can.
  • an interval between the adjacent first functional units is the first direction or Equal to the interval between the second functional parts adjacent in the second circumferential direction, and equal to the interval between the third functional parts adjacent in the first direction or the third circumferential direction.
  • At least one of the first functional unit, the second functional unit, and the third functional unit is non-contact from the outside. It works by formula manipulation.
  • the non-contact operation from the outside imparts at least one of light, heat, and magnetic force.
  • the first functional unit is a valve that opens and closes the microchannel
  • the second functional unit is a reagent supply unit.
  • the valve is a valve that closes the microchannel when the microfluidic device is pressed.
  • the reagent supply unit includes a reagent storage container and a liquid reagent stored in the reagent storage container, and the reagent is pressed by an external press operation. The container is broken and the liquid reagent is released into the microchannel.
  • the third functional unit is a micropump that generates gas by external non-contact stimulation.
  • a microfluidic device system operates a microfluidic device configured according to the present invention, the first functional unit, and the second functional unit operable simultaneously with the first functional unit. And an operation member having first and second operation portions.
  • At least one of the microfluidic device and the operation member is rotated about the center in the first direction or the first circumferential direction.
  • a driving device that moves the motor to rotate.
  • the driving device rotates the microfluidic device about the first direction or the center in the first circumferential direction as a rotation center.
  • the microfluidic device is moved.
  • the operation member is provided with the plurality of first operation units and the plurality of second operation units.
  • the first operating unit and the second operating unit are pressing units that press a part of the microfluidic device from outside the microfluidic device. is there.
  • the first functional unit and at least one second functional unit that can be operated simultaneously with the first functional unit have a specific positional relationship. Yes. Therefore, the microfluidic device can be easily operated by using the operating member configured to correspond to the specific positional relationship between the first operating unit and the second operating unit, and the microfluidic device It is also possible to reduce the size and cost of the device system.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic plan view of a microfluidic device according to an embodiment of the present invention and a schematic plan view of an operation member.
  • FIG. 2 is a view for explaining the positional relationship between a valve as one first functional unit, a reagent supply unit as a second functional unit, and a micropump as a third functional unit in the microfluidic device. It is a typical plane sectional view.
  • FIG. 3 is a front sectional view of a microfluidic device system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view showing an operation member used in one embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a front sectional view for explaining a microfluidic device system provided with a modification of the operation member.
  • FIG. 1A and FIG. 1B are a schematic plan view of a microfluidic device according to an embodiment of the present invention and a schematic plan view of an operation member.
  • FIG. 2 is a view for explaining the positional
  • FIG. 6 is a schematic plan view of a microfluidic device used in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view of an operating member used in another embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A and FIG. 8B are a schematic plan view of a microfluidic device and a schematic plan view of an operation member according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view of a micro-enlarged device according to still another embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an operation member used with the microfluidic device shown in FIG.
  • the microfluidic device system 1 includes a microfluidic device 11 and an operation member 21.
  • the microfluidic device 11 includes a substrate body 12, a cover sheet 13 laminated on the upper surface of the substrate body 12, and a base sheet 14 laminated on the lower surface.
  • the substrate body 12 is made of a synthetic resin injection-molded body. But the board
  • the cover sheet 13 is made of an elastomer sheet. But the cover sheet 13 may be comprised with the other flexible material, as long as it can deform
  • the base sheet 14 is made of a synthetic resin sheet.
  • a micropump 15 a made of a tape that generates gas by light irradiation is fixed to a part of the base sheet 14.
  • the micropump 15 a is schematically illustrated, but actually, a tape that generates gas by irradiation of light may be attached to the inner surface of the base sheet 14.
  • the base sheet 14 is translucent.
  • a microchannel 16 is provided in the microfluidic device 11.
  • the structure of the microchannel 16 is shown in a schematic plan view in FIG.
  • a plurality of valves 11a to 11e are provided as a plurality of first functional units.
  • the direction of arrow A shown in FIG. A plurality of valves 11a and 11b are arranged along the first direction A.
  • a plurality of valves 11c to 11e are arranged along the first direction A.
  • the distance between the valve 11a and the valve 11b along the first direction A, the distance A1 along the first direction A of the valves 11c and 11d, and the distance A1 along the first direction A of the valves 11d and 11e are all equal. Yes.
  • the plurality of reagent supply units 11f to 11h as the second functional unit are arranged along the first direction A.
  • the reagent supply unit 11f is disposed in a second direction B orthogonal to the first direction A and is separated from the valve 11a and the valve 11c.
  • the reagent supply unit 11g is located at the same position as the valves 11b and 11d in the first direction A, and is separated from the valve 11d along the second direction B.
  • the reagent supply unit 11h is located at the same position along the first direction A as the valve 11e, and is separated from the valve 11e in the second direction B.
  • the microfluidic device 11 has the 1st and 2nd main surface which opposes in this embodiment.
  • the first main surface is the upper surface of the cover sheet 13, and the second main surface is the lower surface of the base sheet 14.
  • the first direction A and the second direction B are located in a plane parallel to the first and second main surfaces.
  • micropumps 15a to 15c are arranged along the first direction A as the third functional unit.
  • the micropump 15a is located at the same position as the reagent supply unit 11f in the first direction A, and is separated from the reagent supply unit 11f along the second direction B.
  • the micropumps 15b and 15c are in the same positional relationship as the reagent supply units 11g and 11h.
  • FIG. 2 is a schematic plan sectional view showing the positional relationship between the valve 11c, the reagent supply unit 11f, and the micropump 15a.
  • the valve 11c, the reagent supply unit 11f, and the micropump 15a are arranged along the second direction B.
  • FIG. 3 shows a cross section taken along the portion of FIG. 1 where the valve 11c, reagent supply unit 11f, and micropump 15a are provided.
  • the micropump 15 a is connected to the microchannel 16.
  • a reagent supply unit 11 f is provided on the downstream side of the microchannel 16.
  • the reagent supply unit 11f includes a reagent storage container 11f1 and a liquid reagent X1 stored in the reagent storage container 11f1.
  • the reagent storage container 11f1 is broken by a pressing operation from the outside, and is configured to push out the stored liquid reagent X1 to the outside.
  • a reagent storage container 11f1 the thing of appropriate forms, such as a capsule type and a press-through pack type, can be used.
  • a space 12 a is provided in a part of the micro flow path 16.
  • the microchannel 16 extends in the thickness direction of the substrate body 12 in the portion where the valve 11c is configured, and the upper end thereof reaches the space 12a. Therefore, by pressing the cover sheet 13 from above, the cover sheet 13 can be deformed so as to close the upper end opening of the microchannel portion 16b extending in the vertical direction. Thereby, the microchannel 16 can be closed by the valve 11c. When the pressing is released, the cover sheet 13 returns to its original shape and is in the open state shown in the figure.
  • valve 11c has been described as a representative, the other valves 11a, 11b, 11d, and 11e have the same structure. That is, when the cover sheet 13 is not pressed from the outside, the cover sheet 13 is in an open state and is pressed by pressing the cover sheet 13.
  • the internal liquid reagents X2 and X3 can be supplied to the microchannel 16 as described above by pressing the cover sheet 13 from above.
  • the operation member 21 has a connecting plate 22.
  • a plurality of first pressing members 23 a to 23 f are provided on the lower surface of the connecting plate 22.
  • the first pressing members 23a and 23b are arranged along the first direction A, and the distance A2 between them is equal to the distance between the valve 11c and the valve 11e shown in FIG. ing.
  • the plurality of first pressing members 23c to 23f are provided to be separated from the first pressing members 23a and 23b in the second direction B.
  • the plurality of first pressing members 23c to 23f are arranged along the first direction A.
  • the interval A1 between the first pressing members 23c and 23d and the interval A1 between the first pressing members 23e and 23f are made equal to the interval A1 between the valves 11c and 11d shown in FIG. Yes.
  • the interval A2 between the first pressing members 23d and 23e is equal to the interval A2 between the first pressing members 23a and 23b.
  • a pressing member 24 as a second operation member is provided so as to be separated from the first pressing member 23b in the second direction B.
  • a light source 25 that irradiates the light of the micropump is disposed at a position indicated by a one-dot chain line.
  • the first pressing member 23 f and the pressing member 24 are fixed to the lower surface of the connecting plate 22.
  • a support member 27 is coupled to the lower surface of the coupling plate 22.
  • the support member 27 has a base plate portion 27 a that extends in a direction facing the connection plate 22 at the lower end.
  • the light source 25 is disposed on the upper surface of the base plate portion 27a.
  • the connecting plate 22 is made of a flexible material such as an elastomer. Therefore, if the first pressing member 23f and the pressing member 24 are provided and pressed from above, the first pressing member 23f and the pressing member 24 can be moved downward.
  • the operation member 21 is connected to the drive device 28.
  • the drive device 28 is configured to be able to move the operation member 21 along the first direction A and the second direction B shown in FIG.
  • the configuration of the driving device 28 is not particularly limited. In this embodiment, the operation member 21 is moved along the first direction A and the second direction B. However, instead of the operation member 21, the microfluidic device 11 is moved in the first direction A and the second direction. It may be configured to be moved by the drive device 28 in the direction B.
  • both may be driven.
  • FIG. 5 is a front sectional view showing a microfluidic device provided with a modification of the operation member.
  • the operation member 21 has plates 21a, 21b, and 21c.
  • a plurality of first functional units are fixed to the lower surface of the plate 21a.
  • the first pressing member 23a is illustrated as a first functional unit.
  • a pressing member 24 is fixed to the plate 21b.
  • a light source 25 is provided on the plate 21c. And all of plate 21a, 21b, 21c is comprised so that it can move to an up-down direction by drive device 22a, 22b, 22c. Therefore, the first pressing member 23a and the pressing member 24 can be moved independently.
  • the plate 21c can also be moved independently of the plates 21a and 21b. Therefore, the light source 25 can also be operated independently of the first pressing member 23 a and the pressing member 24.
  • the plurality of first function units, the plurality of second function units, and the plurality of third function units may have a structure that is independently moved or independently operated. Good.
  • the liquid reagent X1, the liquid reagent X2, and the liquid reagent X3 are accommodated, respectively.
  • the operation member 21 when it is desired to supply the liquid reagent X1, the operation member 21 is arranged so that the pressing member 24 of the operation member 21 is positioned immediately above the reagent supply unit 11f. At this time, the distance along the second direction B between the pressing member 24 and the first pressing members 23c to 23f is equal to the distance along the second direction B between the reagent supply unit 11f and the valves 11c to 11e. Has been.
  • the interval A2 is twice the interval A1. Therefore, when the pressing member 24 is positioned on the reagent supply unit 11f, the first pressing members 23e and 23f are positioned on the valves 11d and 11e. Moreover, the 1st press member 23b will be located on the valve 11a.
  • the valves 11a, 11d, 11e are closed.
  • the liquid reagent X1 is pushed out in the reagent supply unit 11f. Therefore, the liquid reagent X1 can be sent through the valves 11c and 11b by turning on the light source 25 and sending the gas from the micropump 15a into the microchannel 16.
  • the plurality of valves 11a to 11e are provided to open or close the microchannel.
  • the reagent supply units 11f to 11h are arranged to supply the liquid reagent X1, X2 or X3 shown in FIG.
  • the micropumps 15a to 15c are provided for feeding the liquid reagent X1, X2 or X3 to the microchannel 16.
  • any one of the liquid reagents X1, X2 or X3 can be selectively supplied to the microchannel. That is, at least one of the plurality of valves 11a to 11e as the plurality of first functional units has a specific positional relationship that can be operated simultaneously with the at least one reagent supply unit 11f to 11h.
  • valves 11a, 11d, and 11e are arranged in a specific positional relationship that can be simultaneously operated with respect to the reagent supply unit 11f so that the liquid reagent X1 can be selectively supplied to the microchannel 16. .
  • the pressing member 24 is positioned on the reagent supply unit 11g. In this state, the first pressing members 23d, 23e, and 23b are pressed together with the pressing member 24. Then, the micro pump 15b is driven. In this case, the liquid reagent X2 is supplied via the valves 11d and 11a. The valves 11b, 11c, and 11e are closed.
  • valves 11a and 11d as the first functional units are arranged in a specific positional relationship that can be operated simultaneously with respect to the reagent supply unit 11g.
  • the pressing member 24 is positioned on the reagent supply unit 11h.
  • the first pressing members 23a, 23c, and 23d are positioned on the valves 11a, 11c, and 11d.
  • the first pressing member 23a is located on the valve 11a. Therefore, the micropump 15c is driven, the reagent supply unit 11h is pressed by the pressing member 24, and the liquid reagent X3 is pushed out. The liquid reagent X3 is supplied through the valves 11e and 11b.
  • the microfluidic device 11 has a specific positional relationship in which the valves 11a, 11c, and 11d can be operated simultaneously with respect to the reagent supply unit 11h. Has been placed.
  • the plurality of valves 11a to 11e as the first functional units and the reagent supply units 11f to 11h as the plurality of second functional units include at least one first functional unit and at least one second functional unit. At least one of the plurality of first function units regularly with respect to any one of the plurality of second function units along the first direction A. Has been placed. Therefore, the liquid member X1, the liquid reagent X2, or the liquid reagent X2 is moved into the microchannel 16 simply by moving the operating member 21 in the first direction A and the second direction B using the driving device 28 and repeating the above pressing operation. Liquid reagent X3 can be supplied. Therefore, by using the operation member 21, the plurality of valves 11a to 11e as the first functional units and the reagent supply units 11f to 11h as the second functional units can be operated from the outside with a simple structure.
  • micro pumps 15a to 15c as the third function units are also arranged in the same positional relationship as described above along the first direction A with respect to the light source 25 and the pressing member 24, so that a plurality of third pumps
  • the micropumps 15a to 15c as function units can be driven with a simple structure.
  • valves 11a to 11e are used as a plurality of first function units that require an external operation
  • the reagent supply units 11f to 11h are used as a plurality of second function units
  • the third function unit is used as a third function unit.
  • the micropumps 15a to 15c are shown, the form of the functional unit that requires such an external operation is not particularly limited.
  • At least one of the valves 11a to 11e as the first functional unit is arranged in a specific positional relationship with respect to one of the reagent supply units.
  • at least one second functional unit may be arranged in a specific positional relationship in which at least one first functional unit can be operated simultaneously.
  • the plurality of reagent supply units 11f to 11h as the second functional unit are separated from the valves 11a to 11e in the second direction B orthogonal to the first direction A.
  • the arrangement relationship between the second functional unit and the first functional unit in the present invention is not limited to this.
  • the plurality of reagent supply units 11f to 11h as the second functional unit are separated from the valves 11c, 11d, and 11e in the second direction B. Absent.
  • valves 11c to 11e are regularly arranged along the first direction A, and are arranged at positions overlapping the reagent supply units 11f to 11h in the first direction A. Yes.
  • the reagent supply units 11f to 11h are pressed by the pressing member 24, and the liquid reagent X1, X2, or X3 is discharged. Can be made.
  • the liquid reagent X1, X2 or X3 can be supplied into the microchannel 16 by pressing the valves 11a to 11e with the first pressing members 23a, 23b, 23c or 23d.
  • microfluidic device 11A and the operation member 21A of other embodiments are configured in the same manner as the microfluidic device 11 and the operation member 21 of the first embodiment except for the positional relationship between the first and second functional units. Has been.
  • FIGS. 8A and 8B are a schematic plan view and a schematic plan view showing an operation member of a microfluidic device according to still another embodiment of the present invention.
  • a plurality of valves 31a to 31e as first functional units are arranged along the first direction A.
  • reagent supply units 31f to 31h as second functional units are arranged along the first direction A.
  • a plurality of micropumps 35a to 35d as third functional units are arranged along the first direction A.
  • the valves 31a to 31e as the plurality of first functional units are provided with the reagent supply units 31f as the plurality of second functional units.
  • the micropumps 35a to 35d as third functional units are also separated in the second direction B from the reagent supply units 31f to 31h.
  • the operation member 41 is used to operate the first functional unit, the second functional unit, and the third functional unit in the microfluidic device 31 from the outside.
  • the operation member 41 has a plate 42. On the lower surface of the plate 42, a first pressing member 43a as a first operating member and a second pressing member 44 as a second operating member are provided. Further, light sources 45a and 45b for irradiating light in the micropump are arranged at positions indicated by alternate long and short dash lines.
  • the microfluidic device 31 and the operating member 41 are different from the microfluidic device 11 and the operating member 21 shown in FIGS. 1A and 1B in that a plurality of first functions are provided along the first direction A.
  • the plurality of second functional units and the plurality of third functional units are not regularly arranged. More specifically, when the distance between the valve 31a and the valve 31b is a, the distance between the valve 31a and the valve 31c is b, and the distance between the valves 31d and 31e is d, the distance a The interval b and the interval d are different.
  • the interval between the reagent supply unit 31f and the reagent supply unit 31g is b, and the interval between the reagent supply unit 31g and the reagent supply unit 31h is d.
  • the interval between the micropump 35a and the micropump 35b is b, the interval between the micropump 35b and the micropump 35c is d, and the interval between the micropump 35c and the micropump 35d is e.
  • a plurality of first functional units may be arranged irregularly along the first direction A.
  • the plurality of second functional units and the plurality of third functional units may be regularly arranged along the first direction A. It may be arranged in a rule.
  • the first pressing member 43a and the second pressing member 44 in the operation member 41 or What is necessary is just to determine arrangement
  • the operation member 41 is positioned along the second direction B and is operated from the outside by the first pressing member 43a, the second pressing member 44, and the light source 45a or the light source 45b. In this case, by selecting the position of the operating member 41 along the first direction A, the desired reagent can be fed from the desired valves 31a to 31e.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing a microfluidic device according to still another embodiment of the present invention
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing an operation member 61 for operating the microfluidic device from the outside. It is.
  • the microfluidic device 51 has a disk shape. In the disk-like microfluidic device 51, a plurality of valves 51a to 51e as first functional units are arranged along the direction of the first circumference P1. The disk-shaped microfluidic device 51 is driven to rotate by the driving device 52 around the center of the first circumference P1.
  • a plurality of reagent supply units 51f to 51h as second functional units are arranged along the second circumference P2.
  • the second circumference P2 is a circumference concentric with the first circumference P1.
  • micro pumps 51i to 51l are arranged along the third circumference P3 as a plurality of third function units.
  • the third circumference P3 is concentric with the first circumference P1.
  • the plurality of functional units are appropriately connected by the micro flow path 56.
  • a first pressing member 63 and a second pressing member 64 are provided on the lower surface. Further, light sources 65a and 65b are arranged at positions indicated by alternate long and short dash lines.
  • a plurality of first functional units may be arranged along the first circumferential P1 direction.
  • the valves 51a to 51e as the plurality of first functional units may be regularly arranged or irregularly arranged.
  • the reagent supply units 51f to 51h as the second functional units are also regularly arranged along the second circumference P2, but may be irregularly arranged.
  • micropumps 51i to 51l as the third functional units may be regularly arranged along the third circumference P3 or may be irregularly arranged.
  • the light source 65a or 65b is used so that the first pressing member 63 is positioned on the first circumference P1 and the second pressing member 64 is positioned on the second circumference P2.
  • the operation member 61 is disposed so as to be positioned on the circumference 3 of the circle 3.
  • the microfluidic device 51 is rotated along the first circumference P1 by the driving device 52.
  • the rotation of the microfluidic device 51 is stopped when the second pressing member 64 is positioned on the reagent supply unit 51f and the first pressing member 63 is positioned on the valve 51b.
  • the micro pump 51i can be irradiated with light from the light source 65b. Therefore, it is possible to irradiate light, lower the first pressing member 63 and the second pressing member 64, and send the reagent in the reagent supply unit 51f through the released valve 51a.
  • the plurality of first functional units, the plurality of second functional units, and the plurality of third functional units of the microfluidic device according to the present invention may be arranged along the circumferential direction.
  • the position of the microfluidic device 51 may be fixed without using the driving device 52, and conversely, the operation member 61 may be moved in the direction of the circumference P1 to perform positioning.
  • a driving device 28A schematically shown in FIG. 1 (a) may be used.
  • the drive device 28A moves the microfluidic device 11 along the first direction A.
  • the microfluidic device 11 and the operation member 21 may have a structure that can be relatively moved along the first direction A by the driving device 28 or the driving device 28A.

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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

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
　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。
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