マイクロリアクタ
【課題】試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することがなく、さらに、試薬収容部の配置の自由度が高いマイクロリアクタを提供する。
【解決手段】試薬収容部３３の収容室３４ａにおける長さを、その流路幅Ｗに対して１０倍以上とするとももに、収容室３４ａの形状をその少なくとも一部が曲がった形状とした。さらに、収容室３４ａの当該曲がった部分における壁面の曲率半径を所定範囲内とした。
【解決手段】試薬収容部３３の収容室３４ａにおける長さを、その流路幅Ｗに対して１０倍以上とするとももに、収容室３４ａの形状をその少なくとも一部が曲がった形状とした。さらに、収容室３４ａの当該曲がった部分における壁面の曲率半径を所定範囲内とした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロリアクタに関する。
【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、従来の試料調製、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
ンサーなど)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（特許文献
１、２）。これは、μ−ＴＡＳ（Micro total Analysis System）、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。現状の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、必要試料量、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】
また、各種の分析、検査ではこれらの分析用チップ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、信頼性の高い送液システムを確立することが課題であり、精度が高く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が、従来より各種のマイクロポンプシステムおよびその制御方法が提案されている（特許文献３〜５）。
【０００４】
上記のようなマイクロポンプシステムによって送液を行う分析用チップとして、本出願人は、予めチップ内の流路に試薬を封入しておき、封入された試薬を分析時に駆動液によって下流へ押し出し、当該下流において試薬同士の混合や反応を行う形態のマイクロリアクタを特許文献１において提案している。
【特許文献１】特願２００４−１３８９５９号明細書
【特許文献２】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献３】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献４】特開２００４−１０８２８５号公報
【特許文献５】特開２００４−２７０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなマイクロリアクタでは、試薬が収容される試薬収容部、試薬同士が混合される試薬混合部、反応部、その他必要に応じて設けられる検出部や各種処理液の収容部などの微細流路が一つのチップ内に配置されるため、複雑な流路構成となる場合が多い。そのため、効率的に流路を配置することが求められる。
【０００６】
しかし、試薬収容部の形状が、例えば特許文献１の図１４〜図１７に示されるような幅広の液溜形状である場合、流路配置の自由度が少なくなる。
また、このような形状の試薬収容部には次の問題点がある。図６は、上記液溜形状の試薬収容部を拡大して示した図である。同図の試薬収容部１３３において、試薬５３が収容される収容室１３４ａの上流側には駆動液流路５１からの駆動液が注入される注入口１３４ｂが設けられ、収容室１３４ａの下流側には試薬送出流路５２への出口１３４ｃが設けられている。
【０００７】
不図示のマイクロポンプによって駆動液流路５１から収容室１３４ａへ駆動液を注入すると、試薬５３は下流へ押し出されて出口１３４ｃから試薬送出流路５２へ送り出される。このとき、試薬収容部１３３は注入口１３４ｂと出口１３３ｃとの距離が近い単純な幅広形状であるため、中央部の試薬だけが押し流されて壁面側の試薬が流れにくくなり、試薬５３の滞留部１５７が生じてしまう。
【０００８】
このような試薬の滞留を防止するためには、試薬収容部を幅の狭い流路にするという方法が考えられる。しかし、試薬収容部を幅の狭い直線状の流路にすると、試薬収容部における上記注入口と出口との間の距離が遠くなり、また、注入口における流路長手方向と出口における流路長手方向は互いに同一方向を向くことになる。そうすると、チップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加わったときに試薬収容部外への試薬の漏れが発生し易くなる。
【０００９】
さらに、互いに異なる試薬が収容される多数の試薬収容部を小さなチップ内に配置する場合、特に、それらが流路を介して複雑に繋がりあっている系では、試薬収容部が直線状であるとチップ内の空間を有効に使いきれずに結果としてチップを大きくせざるを得ない。
【００１０】
このような問題点を解決する方法として、図７に示すように、試薬収容部１３３を太い流路を折り曲げた形状にすることが考えられる。しかし、その曲がった部分における外壁１５６および内壁１５５の曲率半径が流路幅に対して小さいと、外壁のエッジ部付近を含む範囲に上記と同様に試薬の滞留部１５７が生じてしまい、試薬の送液に支障を来たすことになる。
【００１１】
本発明は、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することがなく、さらに、試薬収容部の配置の自由度が高いマイクロリアクタを提供することを目的としている。特に、試薬収容部の形状を流路が曲がった形状とした場合であっても、当該曲がった部分における試薬の滞留を有効に防止できるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、複数の試薬収容部をチップ内に配置する場合であっても、これらの試薬収容部を狭い空間内へ効率的に配置することができるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【００１３】
また本発明は、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制可能なマイクロリアクタを提供することを目的としている。
また本発明は、遺伝子増幅を行う場合のように、ペルチェ素子等を用いた冷却装置によってチップ内における試薬が収容された流路がある部分を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却面積が小さく、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却できるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のマイクロリアクタは、試薬が収容される収容室と、駆動液を収容室に注入するための注入口と、注入された駆動液により収容室から試薬が押し出される出口と、を有する試薬収容部が板状のチップ内に設けられ、試薬が収容された収容室に前記注入口から駆動液を注入することによって前記出口から試薬送出流路へ試薬を押し出すマイクロリアクタであって、
前記試薬収容部の収容室は、その流路幅に対して長さが１０倍以上であり、その少なくとも一部が曲がった形状であることを特徴とする。
【００１５】
なお、収容室の流路幅は、通常は流路全長に渡り一定であるが、その一部において流路幅が変化する部分がある場合には、流路長手方向のうち大部分を占める一定の流路幅をもつ領域における流路幅をいうものとする。また、流路の断面形状は通常は正方形または矩形であるが、流路幅とは、チップ面と平行な面における最大幅をいうものとする。
【００１６】
このように、収容室の形状をその長さに対して流路幅が十分に狭い形状とすることで、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することを有効に防止できる。
【００１７】
さらに、上記のように収容室が長い形状であっても、収容室を流路が曲がった形状とすることで、収容室をチップ内の限られた領域へ効率的に配置することができると共に、前記注入口と前記出口を任意の方向へ向けることができる。すなわち、試薬収容部の配置の自由度が高くなる。
【００１８】
上記の発明において、前記収容室の前記曲がった部分における内側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／５倍以上であり、外側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／２倍以上であることが好ましい。
【００１９】
このように収容室の曲がった部分における曲率半径を上記範囲内とすることで、当該曲がった部分における試薬の滞留を特に有効に防止できる。
上記の発明において、前記収容室の少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることが好ましい。
【００２０】
このようにすることで、例えば複数の試薬収容部をチップ内に配置する場合であっても、これらの試薬収容部を狭い空間内へ効率的に配置することができる。
上記の発明において、前記収容室は、前記曲がった部分を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有することが好ましい。
【００２１】
このようにすることで、試薬収容部は、例えば正方形状、矩形状などの簡素な形状の輪郭内に長い流路が効率的に配置された形状となる。そのため、試薬収容部を含む特定範囲内にペルチェ素子などを用いた冷却装置を押し付けて当該範囲を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却部は簡素な形状でありその冷却面積が小さいので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却することができる。
【００２２】
上記の発明において、前記試薬収容部の前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが互いに異なることが好ましい。
このようにすることで、例えばチップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加えられても、前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが別の方向を向いているので、試薬は試薬収容部外へ漏れ出しにくくなる。すなわち、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制できる。
【００２３】
以上の本発明に係るマイクロリアクタは、互いに異なる試薬が収容される複数の試薬収容部が設けられ、その下流に設けられた合流部において複数の試薬収容部からの試薬を合流させて混合する構成のものに好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のマイクロリアクタは、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することがなく、さらに、試薬収容部の配置の自由度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は、本発明の一実施例におけるマイクロリアクタの試薬収容部を示した図である。同図の試薬収容部３３は、樹脂で形成された板状のチップ内に設けられた微細流路における反応部の上流に配置された流路であり、試薬５３が収容された収容室３４ａと、駆動液を収容室３４ａに注入するための注入口３４ｂと、注入された駆動液により収容室３４ａから試薬５３が押し出される出口３４ｃと、が設けられている。
【００２６】
マイクロリアクタを構成するチップにおける駆動液流路５１の上流に設けられた開口に不図示のマイクロポンプを連通させ、マイクロポンプによってチップ内に駆動液を送出し、駆動液流路５１を通じて注入口３４ｂから収容室３４ａに駆動液を注入することによって、出口３４ｃから試薬送出流路５２へ試薬５３が押し出される。押し出された試薬５３は、例えば、チップ内に設けられた他の試薬収容部からの試薬と合流して混合された後、その下流において反応に供される。
【００２７】
本実施例では、試薬収容部３３の注入口３４ｂと出口３４ｃとのそれぞれに、撥水バルブを設けている。この撥水バルブは、図２に示した構造を備えている。同図の撥水バルブ４５は、細径の送液制御通路４６を備えている。送液制御通路４６は、その断面積（流路に対して垂直な断面の断面積）が、上流側の流路４７ａおよび下流側の流路４７ｂの断面積よりも小さな細い流路である。
【００２８】
流路壁が樹脂のような疎水性の材質である場合、送液制御通路４６に接する水性の液４８は、流路壁との表面張力の差によって、下流側の流路４７ｂへ通過することが規制される。
【００２９】
下流側の流路４７ｂへ液４８を流出させる際には、マイクロポンプによって所定圧以上の送液圧力を加え、これによって表面張力に抗して液４８を送液制御通路４６から下流側の流路４７ｂへ押し出す。液４８が流路４７ｂへ流出した後は、液４８の先端部を下流側の流路４７ｂへ押し出すのに要する送液圧力を維持せずとも液４８は下流側の流路４７ｂへ流れていく。すなわち、上流側から下流側への正方向への送液圧力が所定圧力に達するまで送液制御通路４６から先への液の通過が遮断され、所定圧以上の送液圧力が加わることにより液４８は送液制御通路４６を通過する。
【００３０】
上記の撥水バルブの作用によって、試薬保管時には図１の試薬収容部３３における注入口３４ｂおよび出口３４ｃから収容室３４ａの外部へ試薬５３が流出することが抑制される。また、使用時には駆動液による上流からの押圧で出口３４ｃの撥水バルブから試薬５３が押し出されて送液制御通路４６へ流出する。
【００３１】
撥水バルブによる液保持力を十分なものとするために、収容室３４ａにおける注入口３４ｂ側と出口３４ｃ側のそれぞれに、試薬５３に界面で接する油性液と、この油性液に界面で接する水性液とをこの順に収容するようにしてもよい。
【００３２】
本実施例において、試薬収容部３３の収容室３４ａは、その流路幅Ｗに対して長さが１０倍以上である細長い形状であり、複数の曲部５４を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有している。曲部５４を境にして、送液方向はｄ1からｄ2へ略１８０°切り換わり、全体の輪郭が略正方形となるコンパクトな形状とされている。また、曲部５４における内側壁面５５の曲率半径は流路幅Ｗの１／５倍以上であり、外側壁面５６の曲率半径は流路幅Ｗの１／２倍以上とされている。
【００３３】
このように、収容室３４ａの形状をその長さに対して流路幅Ｗが十分に狭い形状とすることで、収容室３４ａに駆動液を注入して試薬５３を下流へ押し出して送液する際に、図６のように試薬５３の一部が滞留することを有効に防止できる。
【００３４】
さらに、収容室３４ａの曲部５４における曲率半径を上記範囲内とすることで、曲部５４において図７のように試薬５３の一部が滞留することを有効に防止できる。
なお、上記の各数値範囲は、流体のシミュレーションによっても上記の効果が得られる妥当な範囲として予測できる。
【００３５】
さらに本実施例では、曲部５４を設けて収容室３４ａを流路が曲がった形状としているので、収容室３４ａをチップ内の限られた領域へ効率的に配置することができると共に、注入口３４ｂと出口３４ｃを任意の方向へ向けることができるので、試薬収容部３３の配置の自由度が高い。例えば、複数の試薬収容部３３をチップ内に配置する場合においては、これらの試薬収容部３３を狭い空間内へ効率的に配置することができる点から、収容室３３ａの少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることが好ましい。
【００３６】
さらに本実施例では、収容室３４ａを蛇行形状とし、略正方形状の簡素な形状の輪郭内に長い流路が効率的に配置された形状としているので、遺伝子増幅反応に用いるマイクロリアクタのように試薬収容部３３を含む特定範囲内にペルチェ素子などを用いた冷却装置を押し付けて当該範囲を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却部は簡素な形状でありその冷却面積が小さいので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬５３を冷却することができる。
【００３７】
本実施例では、注入口３４ｂにおける流路長手方向ｄ3と、出口３４ｃにおける流路長
手方向ｄ4とが互いに異なっており、これらの方向はほぼ直交している。
このようにすることで、例えばチップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加えられても、前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが別の方向を向いているので、試薬は試薬収容部外へ漏れ出しにくくなる。すなわち、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制できる。
【００３８】
図３は、上記実施例の変形例を示した図である。なお、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例では、基本的な構成は上記実施例と同様であるが、蛇行形状の方向を切り換える部分において、２つの曲部５４を介して流路を反対方向へ切り換えるようにしている。このような流路形状としても、上記実施例と同様の作用を示し、結果として同様の効果が得られる。
【００３９】
図４は、本発明のマイクロリアクタにおける別の実施例を示した平面図である。本実施例のマイクロリアクタは、検体をチップ内の流路に注入し、流路内において試薬とＩＣＡＮ（Isothermal chimera primer initiated nucleic acid amplification）法によって反応させて検体中の遺伝子を増幅し、その検出を行うものである。
【００４０】
同図のマイクロリアクタ１には、試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃのそれぞれに３種類の試薬が収容されている。これらの試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、図１の実施例に示したような蛇行形状であり、その両端部（試薬収容部３３ａでは上流側の注入口３４ｂおよび下流側の出口３４ｃ）には、図２に示した構造の撥水バルブが設けられ、これらの撥水バルブ間の流路に試薬が封入されている。
【００４１】
本実施例では、試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの幅は５００μｍ、曲部で折り返さ
れて互いに送液方向が逆となる隣接する流路同士の間隔は５００μｍである。曲部における曲率半径は、内側壁面が２５０μｍ、外側壁面が７５０μｍである。試薬収容部３３ａ，３３ｃの全長はそれぞれ４３ｍｍ、試薬収容部３３ｂの全長は１７ｍｍである。
【００４２】
なお、詳細な説明は省略するが、図４のマイクロリアクタ１の微細流路には、試薬収容部３３ａ〜３３ｃの両端部以外の位置にも図２の撥水バルブが設けられており、例えば、混合試薬と試料との合流部３８における混合試薬の入口と試料の入口などにも上記の撥水バルブが設けられる。これらの撥水バルブによってその先の流路への送液開始のタイミングが制御される。
【００４３】
図４の試薬収容部３３ａ〜３３ｃの上流側には、マイクロリアクタ１の一方の面から外部へ開放された開口３２ｃ〜３２ｅが設けられている。これらの開口３２ｃ〜３２ｅは、マイクロリアクタ１を後述するマイクロポンプユニットに重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプユニットの接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプに連通される。
【００４４】
なお、開口３２ａ，３２ｂおよび３２ｆ〜３２ｋも同様に、マイクロリアクタ１とマイクロポンプユニットとの接続によってマイクロポンプに連通される。これらの開口３２ａ〜３２ｋを含むチップ面によってポンプ接続部が構成され、ポンプ接続部をマイクロポンプユニットの接続面に密着させることによってマイクロリアクタ１とマイクロポンプユニットとが接続される。
【００４５】
試薬収容部３３ａ〜３３ｃに収容された試薬は、開口３２ｃ〜３２ｅに連通するそれぞれ別途のマイクロポンプによって開口３２ｃ〜３２ｅから駆動液を流し込むことによって、試薬収容部３３ａ〜３３ｃの下流側端部に設けられた撥水バルブより先へ押し出されて合流部３５に流れ込み、その先に続く試薬混合流路３６で３種類の各試薬が混合される。
【００４６】
その後、混合試薬は、試料受容部３７に収容された試料と合流部３８で合流する。なお、混合試薬は開口３２ｂに連通したマイクロポンプによって駆動液で下流へ押し出され、試料は開口３２ａに連通したマイクロポンプによって駆動液で下流へ押し出される。混合試薬と試料との混合液は、反応部３９へ収容され加熱によって遺伝子増幅反応が開始される。
【００４７】
反応後の液は、検出部４０へ送液され、例えば光学的な検出方法などによって標的物質が検出される。なお、開口３２ｆ〜３２ｊに連通するそれぞれ別途のマイクロポンプによって、これらの開口から先の流路に予め収容された各試薬（例えば混合試薬と試料との反応を停止させる液、検出対象の物質に対して標識などの必要な処理を行うための液、洗浄液など）を所定のタイミングで下流へ押し出して送液するようにしている。
【００４８】
図５は、図４のマイクロリアクタに使用されるマイクロポンプユニットの一部を示した斜視図である。このマイクロポンプユニット１１は、シリコン製の基板１７および、陽極接合されたガラス製の基板１８，１９から構成されている。
【００４９】
基板１７と基板１８との間の内部空間によってマイクロポンプ１２が構成されている。マイクロポンプ１２は、ピエゾアクチュエータを用いた特開２００１−３２２０９９号公報等に開示された構造の双方向駆動ポンプである。
【００５０】
基板１９には、流路２０がパターニングされており、流路２０の下流側には、図４のマイクロリアクタ１の開口３２ａ〜３２ｋに位置合わせすることによりマイクロポンプ１２をチップの微細流路に連通させるための開口１５が設けられている。
【００５１】
流路２０の上流側は、基板１８の貫通孔１６ｂを介して、基板１７に設けられた流路を通りマイクロポンプ１２に連通されている。また、マイクロポンプ１２の上流側は、基板１７に設けられた流路から基板１８の貫通孔１６ａを介して、基板１９に設けられた開口１４に連通されている。この開口１４は、パッキンを介して不図示の駆動液タンクに接続されている。
【００５２】
開口１５ａ，１５ｂ，１５ｃはそれぞれ、図４のマイクロリアクタ１の開口３２ｃ，３２ｄ，３２ｅと連通される。マイクロポンプ１２によって、流路２０、開口１５ａ、開口３２ｃを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ａに収容された試薬を下流へ押し出し、流路２０、開口１５ｂ、開口３２ｄを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ｂに収容された試薬を下流へ押し出し、流路２０、開口１５ｃ、開口３２ｅを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ｃに収容された試薬を下流へ押し出す。
【００５３】
反応および検出の一連の分析工程は、マイクロポンプ、温度制御装置、検出装置などが一体化されたシステム本体に、図４のマイクロリアクタ１を装着した状態で行なわれる。すなわち、試料および試薬の送液、増幅反応前後における各種の処理、液の混合に基づく所定の反応および光学的測定等が、一連の連続的工程として自動的に実施され、その測定データは必要な条件や記録事項とともにデータとして格納される。
【００５４】
マイクロリアクタ１における試薬収容部３３ａ〜３３ｃの領域は、システム本体に設置されたペルチェ素子をチップ裏面から押し付けることにより選択的に冷却され、これによって試薬の変質等を防止するようにしている。一方、反応部３９の領域は、ヒーターをチップ裏面から押し付けることにより選択的に加熱し、これによって反応部３９を反応に適した温度にするようにしている。
【００５５】
この際、図４の実施例では、試薬収容部３３ａ〜３３ｃを蛇行形状とし全体の輪郭を略正方形または略矩形状の簡素かつコンパクトな形状としているので、チップの冷却領域も簡素な形状となり、さらにその冷却面積が小さくなるので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却することができる。
【００５６】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の一実施例におけるマイクロリアクタの試薬収容部を示した図である。
【図２】図２は、撥水バルブを示した図である。
【図３】図３は、図１の実施例における試薬収容部の変形例を示した図である。
【図４】図４は、本発明のマイクロリアクタにおける別の実施例を示した平面図である。
【図５】図５は、図４のマイクロリアクタに使用されるマイクロポンプユニットの一部を示した斜視図である。
【図６】図６は、マイクロリアクタの試薬収容部の一例を示した図である。
【図７】図７は、マイクロリアクタの試薬収容部の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ マイクロリアクタ
１１ マイクロポンプユニット
１２ マイクロポンプ
１３ チップ接続部
１４ 開口
１５，１５ａ〜１５ｃ 開口
１６ａ 貫通孔
１６ｂ 貫通孔
１７ 基板
１８ 基板
１９ 基板
２０ 流路
３２ａ〜３２ｋ 開口
３３，３３ａ〜３３ｃ 試薬収容部
３４ａ 収容室
３４ｂ 注入口
３４ｃ 出口
３５ 合流部
３６ 試薬混合流路
３７ 試料受容部
３８ 合流部
３９ 反応部
４０ 検出部
４５ 撥水バルブ
４６ 送液制御通路
４７ａ 上流側の流路
４７ｂ 下流側の流路
４８ 液
５１ 駆動液流路
５２ 試薬送出流路
５３ 試薬
５４ 曲部
５５ 内壁
５６ 外壁
Ｗ 流路幅
ｄ1 試薬の進行方向
ｄ2 試薬の進行方向
ｄ3 駆動液注入方向
ｄ4 試薬押し出し方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、遺伝子増幅反応、抗原抗体反応などによる生体物質の検査・分析、その他の化学物質の検査・分析、有機合成等による目的化合物の化学合成などに用いられるマイクロリアクタに関する。
【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、従来の試料調製、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
ンサーなど)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（特許文献
１、２）。これは、μ−ＴＡＳ（Micro total Analysis System）、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。現状の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、必要試料量、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】
また、各種の分析、検査ではこれらの分析用チップ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、信頼性の高い送液システムを確立することが課題であり、精度が高く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が、従来より各種のマイクロポンプシステムおよびその制御方法が提案されている（特許文献３〜５）。
【０００４】
上記のようなマイクロポンプシステムによって送液を行う分析用チップとして、本出願人は、予めチップ内の流路に試薬を封入しておき、封入された試薬を分析時に駆動液によって下流へ押し出し、当該下流において試薬同士の混合や反応を行う形態のマイクロリアクタを特許文献１において提案している。
【特許文献１】特願２００４−１３８９５９号明細書
【特許文献２】特開２００４−２８５８９号公報
【特許文献３】特開２００１−３２２０９９号公報
【特許文献４】特開２００４−１０８２８５号公報
【特許文献５】特開２００４−２７０５３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなマイクロリアクタでは、試薬が収容される試薬収容部、試薬同士が混合される試薬混合部、反応部、その他必要に応じて設けられる検出部や各種処理液の収容部などの微細流路が一つのチップ内に配置されるため、複雑な流路構成となる場合が多い。そのため、効率的に流路を配置することが求められる。
【０００６】
しかし、試薬収容部の形状が、例えば特許文献１の図１４〜図１７に示されるような幅広の液溜形状である場合、流路配置の自由度が少なくなる。
また、このような形状の試薬収容部には次の問題点がある。図６は、上記液溜形状の試薬収容部を拡大して示した図である。同図の試薬収容部１３３において、試薬５３が収容される収容室１３４ａの上流側には駆動液流路５１からの駆動液が注入される注入口１３４ｂが設けられ、収容室１３４ａの下流側には試薬送出流路５２への出口１３４ｃが設けられている。
【０００７】
不図示のマイクロポンプによって駆動液流路５１から収容室１３４ａへ駆動液を注入すると、試薬５３は下流へ押し出されて出口１３４ｃから試薬送出流路５２へ送り出される。このとき、試薬収容部１３３は注入口１３４ｂと出口１３３ｃとの距離が近い単純な幅広形状であるため、中央部の試薬だけが押し流されて壁面側の試薬が流れにくくなり、試薬５３の滞留部１５７が生じてしまう。
【０００８】
このような試薬の滞留を防止するためには、試薬収容部を幅の狭い流路にするという方法が考えられる。しかし、試薬収容部を幅の狭い直線状の流路にすると、試薬収容部における上記注入口と出口との間の距離が遠くなり、また、注入口における流路長手方向と出口における流路長手方向は互いに同一方向を向くことになる。そうすると、チップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加わったときに試薬収容部外への試薬の漏れが発生し易くなる。
【０００９】
さらに、互いに異なる試薬が収容される多数の試薬収容部を小さなチップ内に配置する場合、特に、それらが流路を介して複雑に繋がりあっている系では、試薬収容部が直線状であるとチップ内の空間を有効に使いきれずに結果としてチップを大きくせざるを得ない。
【００１０】
このような問題点を解決する方法として、図７に示すように、試薬収容部１３３を太い流路を折り曲げた形状にすることが考えられる。しかし、その曲がった部分における外壁１５６および内壁１５５の曲率半径が流路幅に対して小さいと、外壁のエッジ部付近を含む範囲に上記と同様に試薬の滞留部１５７が生じてしまい、試薬の送液に支障を来たすことになる。
【００１１】
本発明は、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することがなく、さらに、試薬収容部の配置の自由度が高いマイクロリアクタを提供することを目的としている。特に、試薬収容部の形状を流路が曲がった形状とした場合であっても、当該曲がった部分における試薬の滞留を有効に防止できるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【００１２】
また本発明は、複数の試薬収容部をチップ内に配置する場合であっても、これらの試薬収容部を狭い空間内へ効率的に配置することができるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【００１３】
また本発明は、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制可能なマイクロリアクタを提供することを目的としている。
また本発明は、遺伝子増幅を行う場合のように、ペルチェ素子等を用いた冷却装置によってチップ内における試薬が収容された流路がある部分を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却面積が小さく、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却できるマイクロリアクタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のマイクロリアクタは、試薬が収容される収容室と、駆動液を収容室に注入するための注入口と、注入された駆動液により収容室から試薬が押し出される出口と、を有する試薬収容部が板状のチップ内に設けられ、試薬が収容された収容室に前記注入口から駆動液を注入することによって前記出口から試薬送出流路へ試薬を押し出すマイクロリアクタであって、
前記試薬収容部の収容室は、その流路幅に対して長さが１０倍以上であり、その少なくとも一部が曲がった形状であることを特徴とする。
【００１５】
なお、収容室の流路幅は、通常は流路全長に渡り一定であるが、その一部において流路幅が変化する部分がある場合には、流路長手方向のうち大部分を占める一定の流路幅をもつ領域における流路幅をいうものとする。また、流路の断面形状は通常は正方形または矩形であるが、流路幅とは、チップ面と平行な面における最大幅をいうものとする。
【００１６】
このように、収容室の形状をその長さに対して流路幅が十分に狭い形状とすることで、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することを有効に防止できる。
【００１７】
さらに、上記のように収容室が長い形状であっても、収容室を流路が曲がった形状とすることで、収容室をチップ内の限られた領域へ効率的に配置することができると共に、前記注入口と前記出口を任意の方向へ向けることができる。すなわち、試薬収容部の配置の自由度が高くなる。
【００１８】
上記の発明において、前記収容室の前記曲がった部分における内側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／５倍以上であり、外側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／２倍以上であることが好ましい。
【００１９】
このように収容室の曲がった部分における曲率半径を上記範囲内とすることで、当該曲がった部分における試薬の滞留を特に有効に防止できる。
上記の発明において、前記収容室の少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることが好ましい。
【００２０】
このようにすることで、例えば複数の試薬収容部をチップ内に配置する場合であっても、これらの試薬収容部を狭い空間内へ効率的に配置することができる。
上記の発明において、前記収容室は、前記曲がった部分を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有することが好ましい。
【００２１】
このようにすることで、試薬収容部は、例えば正方形状、矩形状などの簡素な形状の輪郭内に長い流路が効率的に配置された形状となる。そのため、試薬収容部を含む特定範囲内にペルチェ素子などを用いた冷却装置を押し付けて当該範囲を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却部は簡素な形状でありその冷却面積が小さいので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却することができる。
【００２２】
上記の発明において、前記試薬収容部の前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが互いに異なることが好ましい。
このようにすることで、例えばチップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加えられても、前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが別の方向を向いているので、試薬は試薬収容部外へ漏れ出しにくくなる。すなわち、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制できる。
【００２３】
以上の本発明に係るマイクロリアクタは、互いに異なる試薬が収容される複数の試薬収容部が設けられ、その下流に設けられた合流部において複数の試薬収容部からの試薬を合流させて混合する構成のものに好適である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のマイクロリアクタは、試薬が収容された収容室に駆動液を注入して試薬を下流へ押し出して送液する際に、試薬の一部が収容室内に滞留することがなく、さらに、試薬収容部の配置の自由度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図１は、本発明の一実施例におけるマイクロリアクタの試薬収容部を示した図である。同図の試薬収容部３３は、樹脂で形成された板状のチップ内に設けられた微細流路における反応部の上流に配置された流路であり、試薬５３が収容された収容室３４ａと、駆動液を収容室３４ａに注入するための注入口３４ｂと、注入された駆動液により収容室３４ａから試薬５３が押し出される出口３４ｃと、が設けられている。
【００２６】
マイクロリアクタを構成するチップにおける駆動液流路５１の上流に設けられた開口に不図示のマイクロポンプを連通させ、マイクロポンプによってチップ内に駆動液を送出し、駆動液流路５１を通じて注入口３４ｂから収容室３４ａに駆動液を注入することによって、出口３４ｃから試薬送出流路５２へ試薬５３が押し出される。押し出された試薬５３は、例えば、チップ内に設けられた他の試薬収容部からの試薬と合流して混合された後、その下流において反応に供される。
【００２７】
本実施例では、試薬収容部３３の注入口３４ｂと出口３４ｃとのそれぞれに、撥水バルブを設けている。この撥水バルブは、図２に示した構造を備えている。同図の撥水バルブ４５は、細径の送液制御通路４６を備えている。送液制御通路４６は、その断面積（流路に対して垂直な断面の断面積）が、上流側の流路４７ａおよび下流側の流路４７ｂの断面積よりも小さな細い流路である。
【００２８】
流路壁が樹脂のような疎水性の材質である場合、送液制御通路４６に接する水性の液４８は、流路壁との表面張力の差によって、下流側の流路４７ｂへ通過することが規制される。
【００２９】
下流側の流路４７ｂへ液４８を流出させる際には、マイクロポンプによって所定圧以上の送液圧力を加え、これによって表面張力に抗して液４８を送液制御通路４６から下流側の流路４７ｂへ押し出す。液４８が流路４７ｂへ流出した後は、液４８の先端部を下流側の流路４７ｂへ押し出すのに要する送液圧力を維持せずとも液４８は下流側の流路４７ｂへ流れていく。すなわち、上流側から下流側への正方向への送液圧力が所定圧力に達するまで送液制御通路４６から先への液の通過が遮断され、所定圧以上の送液圧力が加わることにより液４８は送液制御通路４６を通過する。
【００３０】
上記の撥水バルブの作用によって、試薬保管時には図１の試薬収容部３３における注入口３４ｂおよび出口３４ｃから収容室３４ａの外部へ試薬５３が流出することが抑制される。また、使用時には駆動液による上流からの押圧で出口３４ｃの撥水バルブから試薬５３が押し出されて送液制御通路４６へ流出する。
【００３１】
撥水バルブによる液保持力を十分なものとするために、収容室３４ａにおける注入口３４ｂ側と出口３４ｃ側のそれぞれに、試薬５３に界面で接する油性液と、この油性液に界面で接する水性液とをこの順に収容するようにしてもよい。
【００３２】
本実施例において、試薬収容部３３の収容室３４ａは、その流路幅Ｗに対して長さが１０倍以上である細長い形状であり、複数の曲部５４を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有している。曲部５４を境にして、送液方向はｄ1からｄ2へ略１８０°切り換わり、全体の輪郭が略正方形となるコンパクトな形状とされている。また、曲部５４における内側壁面５５の曲率半径は流路幅Ｗの１／５倍以上であり、外側壁面５６の曲率半径は流路幅Ｗの１／２倍以上とされている。
【００３３】
このように、収容室３４ａの形状をその長さに対して流路幅Ｗが十分に狭い形状とすることで、収容室３４ａに駆動液を注入して試薬５３を下流へ押し出して送液する際に、図６のように試薬５３の一部が滞留することを有効に防止できる。
【００３４】
さらに、収容室３４ａの曲部５４における曲率半径を上記範囲内とすることで、曲部５４において図７のように試薬５３の一部が滞留することを有効に防止できる。
なお、上記の各数値範囲は、流体のシミュレーションによっても上記の効果が得られる妥当な範囲として予測できる。
【００３５】
さらに本実施例では、曲部５４を設けて収容室３４ａを流路が曲がった形状としているので、収容室３４ａをチップ内の限られた領域へ効率的に配置することができると共に、注入口３４ｂと出口３４ｃを任意の方向へ向けることができるので、試薬収容部３３の配置の自由度が高い。例えば、複数の試薬収容部３３をチップ内に配置する場合においては、これらの試薬収容部３３を狭い空間内へ効率的に配置することができる点から、収容室３３ａの少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることが好ましい。
【００３６】
さらに本実施例では、収容室３４ａを蛇行形状とし、略正方形状の簡素な形状の輪郭内に長い流路が効率的に配置された形状としているので、遺伝子増幅反応に用いるマイクロリアクタのように試薬収容部３３を含む特定範囲内にペルチェ素子などを用いた冷却装置を押し付けて当該範囲を選択的に冷却する必要がある場合においても、冷却部は簡素な形状でありその冷却面積が小さいので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬５３を冷却することができる。
【００３７】
本実施例では、注入口３４ｂにおける流路長手方向ｄ3と、出口３４ｃにおける流路長
手方向ｄ4とが互いに異なっており、これらの方向はほぼ直交している。
このようにすることで、例えばチップを誤って落としてしまった場合など、チップ内に保管している試薬に一方向の力が加えられても、前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが別の方向を向いているので、試薬は試薬収容部外へ漏れ出しにくくなる。すなわち、チップの保管時や移動時等に、試薬収容部外への試薬の漏れ出しを有効に抑制できる。
【００３８】
図３は、上記実施例の変形例を示した図である。なお、同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。本変形例では、基本的な構成は上記実施例と同様であるが、蛇行形状の方向を切り換える部分において、２つの曲部５４を介して流路を反対方向へ切り換えるようにしている。このような流路形状としても、上記実施例と同様の作用を示し、結果として同様の効果が得られる。
【００３９】
図４は、本発明のマイクロリアクタにおける別の実施例を示した平面図である。本実施例のマイクロリアクタは、検体をチップ内の流路に注入し、流路内において試薬とＩＣＡＮ（Isothermal chimera primer initiated nucleic acid amplification）法によって反応させて検体中の遺伝子を増幅し、その検出を行うものである。
【００４０】
同図のマイクロリアクタ１には、試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃのそれぞれに３種類の試薬が収容されている。これらの試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、図１の実施例に示したような蛇行形状であり、その両端部（試薬収容部３３ａでは上流側の注入口３４ｂおよび下流側の出口３４ｃ）には、図２に示した構造の撥水バルブが設けられ、これらの撥水バルブ間の流路に試薬が封入されている。
【００４１】
本実施例では、試薬収容部３３ａ，３３ｂ，３３ｃの幅は５００μｍ、曲部で折り返さ
れて互いに送液方向が逆となる隣接する流路同士の間隔は５００μｍである。曲部における曲率半径は、内側壁面が２５０μｍ、外側壁面が７５０μｍである。試薬収容部３３ａ，３３ｃの全長はそれぞれ４３ｍｍ、試薬収容部３３ｂの全長は１７ｍｍである。
【００４２】
なお、詳細な説明は省略するが、図４のマイクロリアクタ１の微細流路には、試薬収容部３３ａ〜３３ｃの両端部以外の位置にも図２の撥水バルブが設けられており、例えば、混合試薬と試料との合流部３８における混合試薬の入口と試料の入口などにも上記の撥水バルブが設けられる。これらの撥水バルブによってその先の流路への送液開始のタイミングが制御される。
【００４３】
図４の試薬収容部３３ａ〜３３ｃの上流側には、マイクロリアクタ１の一方の面から外部へ開放された開口３２ｃ〜３２ｅが設けられている。これらの開口３２ｃ〜３２ｅは、マイクロリアクタ１を後述するマイクロポンプユニットに重ね合わせて接続した際に、マイクロポンプユニットの接続面に設けられた流路開口と位置合わせされてマイクロポンプに連通される。
【００４４】
なお、開口３２ａ，３２ｂおよび３２ｆ〜３２ｋも同様に、マイクロリアクタ１とマイクロポンプユニットとの接続によってマイクロポンプに連通される。これらの開口３２ａ〜３２ｋを含むチップ面によってポンプ接続部が構成され、ポンプ接続部をマイクロポンプユニットの接続面に密着させることによってマイクロリアクタ１とマイクロポンプユニットとが接続される。
【００４５】
試薬収容部３３ａ〜３３ｃに収容された試薬は、開口３２ｃ〜３２ｅに連通するそれぞれ別途のマイクロポンプによって開口３２ｃ〜３２ｅから駆動液を流し込むことによって、試薬収容部３３ａ〜３３ｃの下流側端部に設けられた撥水バルブより先へ押し出されて合流部３５に流れ込み、その先に続く試薬混合流路３６で３種類の各試薬が混合される。
【００４６】
その後、混合試薬は、試料受容部３７に収容された試料と合流部３８で合流する。なお、混合試薬は開口３２ｂに連通したマイクロポンプによって駆動液で下流へ押し出され、試料は開口３２ａに連通したマイクロポンプによって駆動液で下流へ押し出される。混合試薬と試料との混合液は、反応部３９へ収容され加熱によって遺伝子増幅反応が開始される。
【００４７】
反応後の液は、検出部４０へ送液され、例えば光学的な検出方法などによって標的物質が検出される。なお、開口３２ｆ〜３２ｊに連通するそれぞれ別途のマイクロポンプによって、これらの開口から先の流路に予め収容された各試薬（例えば混合試薬と試料との反応を停止させる液、検出対象の物質に対して標識などの必要な処理を行うための液、洗浄液など）を所定のタイミングで下流へ押し出して送液するようにしている。
【００４８】
図５は、図４のマイクロリアクタに使用されるマイクロポンプユニットの一部を示した斜視図である。このマイクロポンプユニット１１は、シリコン製の基板１７および、陽極接合されたガラス製の基板１８，１９から構成されている。
【００４９】
基板１７と基板１８との間の内部空間によってマイクロポンプ１２が構成されている。マイクロポンプ１２は、ピエゾアクチュエータを用いた特開２００１−３２２０９９号公報等に開示された構造の双方向駆動ポンプである。
【００５０】
基板１９には、流路２０がパターニングされており、流路２０の下流側には、図４のマイクロリアクタ１の開口３２ａ〜３２ｋに位置合わせすることによりマイクロポンプ１２をチップの微細流路に連通させるための開口１５が設けられている。
【００５１】
流路２０の上流側は、基板１８の貫通孔１６ｂを介して、基板１７に設けられた流路を通りマイクロポンプ１２に連通されている。また、マイクロポンプ１２の上流側は、基板１７に設けられた流路から基板１８の貫通孔１６ａを介して、基板１９に設けられた開口１４に連通されている。この開口１４は、パッキンを介して不図示の駆動液タンクに接続されている。
【００５２】
開口１５ａ，１５ｂ，１５ｃはそれぞれ、図４のマイクロリアクタ１の開口３２ｃ，３２ｄ，３２ｅと連通される。マイクロポンプ１２によって、流路２０、開口１５ａ、開口３２ｃを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ａに収容された試薬を下流へ押し出し、流路２０、開口１５ｂ、開口３２ｄを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ｂに収容された試薬を下流へ押し出し、流路２０、開口１５ｃ、開口３２ｅを通じて駆動液を送液して試薬収容部３３ｃに収容された試薬を下流へ押し出す。
【００５３】
反応および検出の一連の分析工程は、マイクロポンプ、温度制御装置、検出装置などが一体化されたシステム本体に、図４のマイクロリアクタ１を装着した状態で行なわれる。すなわち、試料および試薬の送液、増幅反応前後における各種の処理、液の混合に基づく所定の反応および光学的測定等が、一連の連続的工程として自動的に実施され、その測定データは必要な条件や記録事項とともにデータとして格納される。
【００５４】
マイクロリアクタ１における試薬収容部３３ａ〜３３ｃの領域は、システム本体に設置されたペルチェ素子をチップ裏面から押し付けることにより選択的に冷却され、これによって試薬の変質等を防止するようにしている。一方、反応部３９の領域は、ヒーターをチップ裏面から押し付けることにより選択的に加熱し、これによって反応部３９を反応に適した温度にするようにしている。
【００５５】
この際、図４の実施例では、試薬収容部３３ａ〜３３ｃを蛇行形状とし全体の輪郭を略正方形または略矩形状の簡素かつコンパクトな形状としているので、チップの冷却領域も簡素な形状となり、さらにその冷却面積が小さくなるので、簡素でコンパクトな装置構成で効率的に試薬を冷却することができる。
【００５６】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されることはなく、その要旨を逸脱しない範囲内において各種の変形、変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】図１は、本発明の一実施例におけるマイクロリアクタの試薬収容部を示した図である。
【図２】図２は、撥水バルブを示した図である。
【図３】図３は、図１の実施例における試薬収容部の変形例を示した図である。
【図４】図４は、本発明のマイクロリアクタにおける別の実施例を示した平面図である。
【図５】図５は、図４のマイクロリアクタに使用されるマイクロポンプユニットの一部を示した斜視図である。
【図６】図６は、マイクロリアクタの試薬収容部の一例を示した図である。
【図７】図７は、マイクロリアクタの試薬収容部の一例を示した図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ マイクロリアクタ
１１ マイクロポンプユニット
１２ マイクロポンプ
１３ チップ接続部
１４ 開口
１５，１５ａ〜１５ｃ 開口
１６ａ 貫通孔
１６ｂ 貫通孔
１７ 基板
１８ 基板
１９ 基板
２０ 流路
３２ａ〜３２ｋ 開口
３３，３３ａ〜３３ｃ 試薬収容部
３４ａ 収容室
３４ｂ 注入口
３４ｃ 出口
３５ 合流部
３６ 試薬混合流路
３７ 試料受容部
３８ 合流部
３９ 反応部
４０ 検出部
４５ 撥水バルブ
４６ 送液制御通路
４７ａ 上流側の流路
４７ｂ 下流側の流路
４８ 液
５１ 駆動液流路
５２ 試薬送出流路
５３ 試薬
５４ 曲部
５５ 内壁
５６ 外壁
Ｗ 流路幅
ｄ1 試薬の進行方向
ｄ2 試薬の進行方向
ｄ3 駆動液注入方向
ｄ4 試薬押し出し方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試薬が収容される収容室と、駆動液を収容室に注入するための注入口と、注入された駆動液により収容室から試薬が押し出される出口と、を有する試薬収容部が板状のチップ内に設けられ、試薬が収容された収容室に前記注入口から駆動液を注入することによって前記出口から下流側の流路へ試薬を押し出すマイクロリアクタであって、
前記試薬収容部の収容室は、その流路幅に対して長さが１０倍以上であり、その少なくとも一部が曲がった形状であることを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記収容室の前記曲がった部分における内側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／５倍以上であり、外側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記収容室の少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記収容室は、前記曲がった部分を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項５】
前記試薬収容部の前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項６】
互いに異なる試薬が収容される複数の試薬収容部が設けられ、その下流に、該複数の試薬収容部からの試薬が合流する合流部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項１】
試薬が収容される収容室と、駆動液を収容室に注入するための注入口と、注入された駆動液により収容室から試薬が押し出される出口と、を有する試薬収容部が板状のチップ内に設けられ、試薬が収容された収容室に前記注入口から駆動液を注入することによって前記出口から下流側の流路へ試薬を押し出すマイクロリアクタであって、
前記試薬収容部の収容室は、その流路幅に対して長さが１０倍以上であり、その少なくとも一部が曲がった形状であることを特徴とするマイクロリアクタ。
【請求項２】
前記収容室の前記曲がった部分における内側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／５倍以上であり、外側壁面の曲率半径が前記流路幅の１／２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載のマイクロリアクタ。
【請求項３】
前記収容室の少なくとも一部の流路における送液方向と、他の部分における送液方向とが成す角度が９０°以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロリアクタ。
【請求項４】
前記収容室は、前記曲がった部分を介して流路が複数回折り返した蛇行形状を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項５】
前記試薬収容部の前記注入口における流路長手方向と、前記出口における流路長手方向とが互いに異なることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【請求項６】
互いに異なる試薬が収容される複数の試薬収容部が設けられ、その下流に、該複数の試薬収容部からの試薬が合流する合流部が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のマイクロリアクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−２３７０２１（Ｐ２００７−２３７０２１Ａ）
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５９６９１（Ｐ２００６−５９６９１）
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月２０日（２００７．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月６日（２００６．３．６）
【出願人】（３０３０００４２０）コニカミノルタエムジー株式会社 (2,950)
【Ｆターム（参考）】
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