JP2007024522A - Micro analysis chip - Google Patents

Abstract

Translated fromJapanese

【課題】 ２種以上の液体の混合や反応を効率的に行わせることができるように改良されたマイクロ分析チップを提供することを主要な目的とする。
【解決手段】 少なくとも２つの注入孔１１０，１１１から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔１１２から排出するマイクロ分析チップにかかる。２つの注入側流路１２０，１２１の一方端が各別に２つの注入孔１１０，１１１に接続され、それらの他方端が合流する。排出側流路１２２は、２つの注入側流路１２０，１２１の合流部分から延び、排出孔１１２に接続される。２つの注入側流路１２０，１２１の合流する流路上に混合部１３０が設けられる。混合部１３０に、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物が設けられている。
【選択図】図１
PROBLEM TO BE SOLVED To provide a microanalysis chip improved so that mixing and reaction of two or more liquids can be performed efficiently.
The liquid injected from at least two injection holes (110, 111) is mixed and stirred, reacted and analyzed, and then applied to a microanalysis chip discharged from at least one discharge hole (112). One end of the two injection-side flow paths 120 and 121 is connected to the two injection holes 110 and 111 separately, and the other ends thereof merge. The discharge side flow path 122 extends from the joining portion of the two injection side flow paths 120 and 121 and is connected to the discharge hole 112. The mixing unit 130 is provided on the flow path where the two injection-side flow paths 120 and 121 merge. The mixing unit 130 is provided with at least one columnar protrusion for enhancing the mixing and stirring effect of the liquid.
[Selection] Figure 1

Description

Translated fromJapanese

本発明は、一般に、生体物質や、自然環境における物質等の微量化学分析に用いられるマイクロ分析チップに関するものであり、より特定的には、２種以上の液体の混合や反応を効率的に行わせることができるように改良されたマイクロ分析チップに関するものである。  The present invention generally relates to a micro-analysis chip used for trace chemical analysis of biological materials and substances in the natural environment, and more specifically, efficiently mixes and reacts two or more liquids. The present invention relates to a micro-analysis chip improved so that it can be applied.

マイクロ分析チップにおいて、２つ以上の注入孔が存在し、これらの注入孔から２つ以上のサンプル液、試薬を注入して、反応させ、反応液および反応物を得る場合、これらのサンプル液、試薬を混合攪拌する必要がある。  When there are two or more injection holes in the microanalysis chip and two or more sample liquids and reagents are injected from these injection holes and reacted to obtain a reaction liquid and a reaction product, these sample liquids, It is necessary to mix and stir the reagents.

従来のマイクロ分析チップにおける、溶液等の混合は、図１７に示すように、２つの注入孔２１０，２１１と曲がりくねった流路２０１と、液の排出孔２１２から構成された装置を用いて行っていた。この構造では、２つの注入孔２１０，２１１から入った２種の液体の混合は、流路２０１を流れる際の拡散によるしかないので、拡散効果を高めるため流路距離を長くした構造が用いられてきたが、十分な溶液の混合攪拌を行うには非常に長い流路構造が必要となり、チップ上に広い面積が必要となる。マイクロ分析チップにおいては限られた面積のチップ内において効率的な混合攪拌機構が必要となるため、このような流路２０１を折り曲げた構造には限界がある。  As shown in FIG. 17, the mixing of the solution or the like in the conventional micro analysis chip is performed using an apparatus including twoinjection holes 210 and 211, ameandering flow path 201, and aliquid discharge hole 212. It was. In this structure, the mixing of the two kinds of liquids that have entered from the twoinjection holes 210 and 211 is only due to diffusion when flowing through theflow path 201, and therefore a structure with a long flow path distance is used to enhance the diffusion effect. However, in order to sufficiently mix and stir the solution, a very long channel structure is required, and a large area is required on the chip. Since a micro analysis chip requires an efficient mixing and stirring mechanism in a chip with a limited area, there is a limit to the structure in which such achannel 201 is bent.

また、マイクロ分析チップにおける混合攪拌のための構造には他に以下のような手法が提案されている。例えば、特許文献１には、混合部が、複数の孔が形成された隔壁により上下二段に分割されており、サンプル液が上段に、試薬液が下段に流入して、これらの反応液が上段から流出する構成が提案されている。  In addition, the following methods have been proposed for the structure for mixing and stirring in the micro analysis chip. For example, inPatent Document 1, the mixing unit is divided into upper and lower stages by a partition wall in which a plurality of holes are formed, the sample liquid flows into the upper stage, the reagent liquid flows into the lower stage, and these reaction liquids are A configuration that flows out from the top is proposed.

また、例えば、特許文献２には、圧電素子ＰＺＴにパルス電圧を印可して振動を発生させ、該振動をダイアフラムを介してサンプル液及び試薬液に伝導することにより、サンプル液と試薬液との混合を促進する手法が提案されている。  Further, for example, inPatent Document 2, a vibration is generated by applying a pulse voltage to the piezoelectric element PZT, and the vibration is conducted to the sample liquid and the reagent liquid through the diaphragm, whereby the sample liquid and the reagent liquid are Techniques for promoting mixing have been proposed.

また、例えば、特許文献３には、光照射により生ずる光圧を駆動力として回転する光圧ミキサが、マイクロ分析チップの基板上に積層され、混合部においてサンプル液と試薬液との混合を促進する手法が提案されている。
特開平１１−５０２９号公報特開平６−２１３１３９号公報特開２００２−３３４５６４１号公報Further, for example, in Patent Document 3, a light pressure mixer that rotates using light pressure generated by light irradiation as a driving force is stacked on a substrate of a microanalysis chip, and mixing of a sample solution and a reagent solution is promoted in a mixing unit. A technique has been proposed.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-5029 JP-A-6-213139 JP 2002-3345641 A

上述のように、マイクロ分析チップにおいて、溶液の混合攪拌を行う場合、一般に流路の距離を長くし、溶液の拡散効果を促進される手法が用いられており、流路の距離を長くするための構造として、図１７のような流路２０１を折り曲げた構造が用いられている。しかし、管内摩擦の高いマイクロ分析チップにおいて流体の送液制御の上で流路幅には限界がある。このため、これら流路距離を長くする方法は小型化が必要となるマイクロ分析チップにおいてチップ面積の増加につながるため課題が残る。  As described above, in the case of mixing and stirring a solution in a micro analysis chip, generally, a method for increasing the distance of the flow path and promoting the diffusion effect of the solution is used. As the structure, a structure in which thechannel 201 is bent as shown in FIG. 17 is used. However, in the micro analysis chip with high in-pipe friction, there is a limit to the flow path width in terms of fluid feeding control. For this reason, the method of increasing the flow path distance remains problematic because it leads to an increase in the chip area in a micro analysis chip that requires miniaturization.

流路内に攪拌混合機構を設ける手法において、溶液を上下に移動する機構（例えば特許文献１）は流路作成以外に複雑な微細加工が必要となり、加工の工程等が増えるためコスト的に高くなる。また、圧電素子（例えば特許文献２）、光圧ミキサによる攪拌機構（例えば特許文献３）はいずれも複雑な微細加工を必要とする上、外部からの動力源が必要である。  In the method of providing a stirring and mixing mechanism in the flow path, the mechanism for moving the solution up and down (for example, Patent Document 1) requires complicated fine processing in addition to the flow path creation, and increases the number of processing steps and the like. Become. In addition, a piezoelectric element (for example, Patent Document 2) and a stirring mechanism using a light pressure mixer (for example, Patent Document 3) both require complicated microfabrication and an external power source.

この発明は上記課題を解決するためになされたもので、小型化が可能となるように改良されたマイクロ分析チップを提供することを目的とする。  The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a micro analysis chip improved so as to be miniaturized.

この発明の他の目的は、２種以上の液体の混合や効率的な反応を、簡単な構成により実現することができるように改良されたマイクロ分析チップを提供することにある。  Another object of the present invention is to provide a micro-analysis chip improved so that mixing of two or more liquids and efficient reaction can be realized with a simple configuration.

発明者らは上記の課題を解決するために、流路内に流れを変化させる構造物を形成することにより上記の課題を解決した。  In order to solve the above problems, the inventors have solved the above problems by forming a structure that changes the flow in the flow path.

そのために、請求項１記載の発明は、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物が設けられている。  For this purpose, the invention described inclaim 1 is a micro-analysis chip that mixes and stirs liquid injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges them from at least one discharge hole. The one end thereof is connected to each of the two injection holes separately, and the other end thereof extends from at least two injection-side flow paths, and the joining portion of the two injection-side flow paths, and the discharge hole. And a mixing part provided on the flow path where the two injection flow paths merge. The mixing portion is provided with at least one columnar protrusion for enhancing the mixing and stirring effect of the liquid.

本発明によれば、流路内に柱状の突起物を形成し、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させる。これによって、従来の複雑な微細加工を必要とする攪拌部に比べ簡便な方法で、液体の混合攪拌を行うことができる。  According to the present invention, columnar protrusions are formed in the flow path, and a region with vortices is generated behind the columnar protrusions. Thereby, the liquid can be mixed and stirred by a simpler method as compared with the conventional stirring unit that requires complicated fine processing.

請求項２に記載のマイクロ分析チップは、請求項１のマイクロ分析チップにおいて、上記柱状の突起物が設けられた流路部分の幅は、他の流路部分の幅よりも広くされている。  The micro analysis chip according toclaim 2 is the micro analysis chip according toclaim 1, wherein the width of the flow path portion provided with the columnar protrusions is wider than the width of the other flow path portions.

この実施態様によれば、上記柱状の突起物の形成部において流路幅を広げているので、障害物による流路内の圧力増加を抑えた状態で、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させることができる。これにより、液体の混合攪拌をより効率的に行うことができる。  According to this embodiment, since the flow path width is widened at the columnar protrusion forming portion, there is a vortex behind the columnar protrusion in a state where an increase in pressure in the flow path due to an obstacle is suppressed. An area can be generated. Thereby, mixing and stirring of liquid can be performed more efficiently.

請求項３に記載のマイクロ分析チップにおいては、上記柱状の突起物の高さは、流路の深さ以下の高さにされている。  In the micro-analysis chip according to claim 3, the height of the columnar protrusion is set to a height equal to or less than the depth of the flow path.

請求項４に記載のマイクロ分析チップは、渦発生効果のある攪拌部を反応部に用いたことを特徴とする構成であり、本構成により送液物質表面への反応、固定化の分布を小さくすることを特徴とする。  The micro-analysis chip according toclaim 4 is characterized in that a stirring part having an effect of generating vortices is used as the reaction part, and this structure reduces the reaction and immobilization distribution on the surface of the liquid-feeding substance. It is characterized by doing.

請求項５に記載のマイクロ分析チップは、請求項３のマイクロ分析チップにおいて、柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設け、隙間を無くすことにより攪拌混合機構の効果を高めることを特徴とする。その作成手法として、請求項６に記載のように、天井部分を熱または圧力によって変形させるのが好ましい。  The micro-analysis chip according toclaim 5 is characterized in that, in the micro-analysis chip according to claim 3, a spacer is provided in a gap between the columnar protrusion and the ceiling, and the effect of the stirring and mixing mechanism is enhanced by eliminating the gap. And As a preparation method thereof, it is preferable that the ceiling portion is deformed by heat or pressure as described in claim 6.

請求項７に記載のマイクロ分析チップは、請求項１のマイクロ分析チップにおいて、柱状の突起物の表面に凹凸をつけ攪拌混合機構の効果を高めることを特徴とする構成であり、その形成方法としては、請求項８に記載のように、上記突起物の表面であって、液体の流れ方向に向う側の面に樹脂、例えば感光性または熱硬化性の樹脂を付着させ、これを、硬化させるのが好ましい。  The micro-analysis chip according to claim 7 is the micro-analysis chip according toclaim 1, wherein the micro-analysis chip is characterized in that the surface of the columnar protrusion is made uneven to enhance the effect of the stirring and mixing mechanism. As described in claim 8, a resin, for example, a photosensitive or thermosetting resin is attached to the surface of the projection, which faces the liquid flow direction, and is cured. Is preferred.

請求項９に記載のマイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための繊維状物質が固定されている。  The micro-analysis chip according to claim 9 is a micro-analysis chip that mixes and stirs liquids injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges them from at least one discharge hole. The one end thereof is connected to each of the two injection holes separately, and the other end thereof extends from at least two injection-side flow paths, and the joining portion of the two injection-side flow paths, and the discharge hole. And a mixing part provided on the flow path where the two injection flow paths merge. A fibrous substance for enhancing the mixing and stirring effect of the liquid is fixed to the mixing portion.

請求項１０に記載のように、上記繊維状物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、繊維状物質を該柱状物質に絡ませることによって得られるのが好ましい。  Preferably, the fibrous substance is fixed by forming a columnar protrusion in the mixing portion and entangled the fibrous substance with the columnar substance.

請求項１１に記載のマイクロ分析チップにおいては、上記繊維状物質の代わりに、微小ビーズ、微小球形物質、微粒子、微細チップを用いる。  In the microanalysis chip according to the eleventh aspect, instead of the fibrous substance, microbeads, microspherical substances, microparticles, and microchips are used.

請求項１２に記載のマイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、それらの一方端が各別に上記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、上記２つの注入側流路の合流部分から延び、上記排出孔に接続される排出側流路と、上記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備える。上記混合部にポーラス状物質を固定化している。  The micro-analysis chip according toclaim 12 is a micro-analysis chip which mixes and stirs liquids injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges them from at least one discharge hole. The one end thereof is connected to each of the two injection holes separately, and the other end thereof extends from at least two injection-side flow paths, and the joining portion of the two injection-side flow paths, and the discharge hole. And a mixing part provided on the flow path where the two injection flow paths merge. A porous substance is immobilized in the mixing part.

請求項１３に記載のように、上記ポーラス状の物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、流路内に流したポーラス状物質を上記突起物で塞き止めることによって得るのが好ましい。  As described in claim 13, the fixing of the porous substance is obtained by forming columnar protrusions in the mixing portion and blocking the porous substance flowing in the flow path with the protrusions. Is preferred.

また、請求項１４に記載のように、上記ポーラス状物質の固定化は、上記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物で粘性のある発泡性の樹脂を塞き止めた後、発泡させることによって得てもよい。  In addition, as described in claim 14, after fixing the porous substance, after forming a columnar protrusion in the mixing portion and blocking the viscous foamable resin with the columnar protrusion, It may be obtained by foaming.

本発明によれば、流路内に柱状の突起物を形成し、柱状の突起物の背後に渦のある領域を発生させる。これによって、従来の複雑な微細加工を必要とする攪拌部に比べ簡便な方法で、混合攪拌を行うことができる。また、柱状の突起物を複数個流路に配列することにより、流路内における渦発生領域が増加し、より効率の高い混合攪拌が行える。この場合、柱状の突起物形成部において流路幅を広げるように構成することにより、障害物による流路内の圧力増加を抑えることができる。  According to the present invention, columnar protrusions are formed in the flow path, and a region with vortices is generated behind the columnar protrusions. Thereby, mixing and stirring can be performed by a simpler method compared to a conventional stirring unit that requires complicated fine processing. Further, by arranging a plurality of columnar protrusions in the flow path, the vortex generation region in the flow path is increased, and more efficient mixing and stirring can be performed. In this case, it is possible to suppress an increase in pressure in the flow path due to the obstacle by configuring the columnar protrusion forming portion so as to widen the flow path width.

２液が混合するマイクロチップにおいて一方の溶液に微小ビーズ等の物質を含ませ、この微小ビーズにもう一方の溶液に含まれる反応物質を反応または固定化する場合、従来の、攪拌混合機構を設けていない一般的な流路では、反応部において流路に平行な一方方向のみの流れとなる。このような一方方向の流れのみのマイクロチップでは、微小ビーズの表面の、液体の進行方向に向う側の表面と背面において、反応物質の反応または固定化の偏りが生じる。本発明にかかる混合攪拌機構を反応部に用いることにより、反応部において渦流れ効果によるビーズ自体の回転が起こり、ビーズ表面における反応の偏りを減少させることができる。  In a microchip where two liquids are mixed, when a substance such as microbeads is contained in one solution and the reactant contained in the other solution is reacted or immobilized, a conventional stirring and mixing mechanism is provided. In a general flow path that is not, the flow is only in one direction parallel to the flow path in the reaction section. In such a microchip with only a flow in one direction, a reaction or immobilization bias of the reactant occurs on the surface and the back surface of the microbead surface facing the liquid traveling direction. By using the mixing and stirring mechanism according to the present invention in the reaction section, the beads themselves rotate due to the vortex flow effect in the reaction section, and the reaction bias on the bead surface can be reduced.

また、柱状の突起物と基板との間に隙間がある場合、圧力が小さくなる隙間部への流体の流れが生じ、流路の高さ方向で攪拌混合効果に偏りができるため、隙間を無くすか又は、小さくすることにより深さ方向に生じる攪拌混合効果の偏りを無くす。流路の溝の深さが深く、柱状の突起物の幅が小さくなる場合、アスペクト比の大きな柱状の構造物を得る必要があるが、樹脂等の型成型においてこのようなアスペクト比の大きな微細部分を加工する場合、微細部分への樹脂の流れが十分には起こりにくくなるため、溝の深さと同じ高さの柱を得ることは困難となる。上記柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設けることによって、流路の深さよりも低い柱状の突起物を得た場合においても、柱状の突起物と天井との隙間を小さくすることが可能となる。  In addition, when there is a gap between the columnar protrusion and the substrate, the fluid flows into the gap where the pressure is reduced, and the stirring and mixing effect can be biased in the height direction of the flow path. Alternatively, the bias of the stirring and mixing effect that occurs in the depth direction can be eliminated by reducing the size. When the groove depth of the flow path is deep and the width of the columnar protrusion is small, it is necessary to obtain a columnar structure having a large aspect ratio. When the portion is processed, it becomes difficult to obtain a column having the same height as the depth of the groove because the resin does not sufficiently flow to the fine portion. By providing a spacer in the gap between the columnar protrusion and the ceiling, the gap between the columnar protrusion and the ceiling can be reduced even when a columnar protrusion that is lower than the depth of the flow path is obtained. It becomes possible.

流路内の柱状の突起物の表面に突起部を設けると、突起部の影響により突起部後方で回転方向の流れが発生し、柱状の突起物で得られた渦効果と同様の攪拌機能をさらに向上させることができる。流路の幅方向への突起物の加工は、機械加工や金型による成型では難しく、一般的な手法では不可能であるが、突起物の表面に樹脂を付着させ硬化させる手法によって可能となる。このような加工は、金型による成型で得られた形状に簡便に追加することができる。  If a protrusion is provided on the surface of the columnar protrusion in the flow path, a flow in the rotational direction occurs behind the protrusion due to the influence of the protrusion, and the same stirring function as the vortex effect obtained with the columnar protrusion is obtained. Further improvement can be achieved. Processing of the protrusions in the width direction of the flow path is difficult by machining or molding by a mold, and is impossible by a general method, but it is possible by a method of attaching a resin to the surface of the protrusion and curing it. . Such processing can be easily added to the shape obtained by molding with a mold.

請求項９に記載のような、攪拌部に繊維状物質等を固定化する構成によれば、流路内に柱状の突起物を配置し、流路内に流した繊維状物質を固定することによって、固定箇所に繊維状物質をランダムに交差させた構造を得ることができる。ランダムに配置された繊維同士の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。  According to the configuration of fixing the fibrous substance or the like to the stirring portion as described in claim 9, the columnar protrusion is disposed in the flow path, and the fibrous substance that has flowed into the flow path is fixed. Thus, it is possible to obtain a structure in which fibrous substances are intersected at random at fixed places. When the fluid flows between the gaps between the randomly arranged fibers, the fluids collide with each other, and the mixing and stirring effect of the solution can be enhanced.

請求項１２に記載のように、攪拌部にポーラス状の樹脂を固定化した構成は、流路内に柱状の突起物を配置し、流路内に流したポーラス状物質を上記突起物で塞き止めることによって得られる。ポーラス状物質の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。  As described inclaim 12, in the configuration in which the porous resin is fixed to the stirring portion, a columnar protrusion is disposed in the flow path, and the porous material flowing in the flow path is blocked with the protrusion. Obtained by stopping. When the fluid flows between the gaps between the porous substances, the fluids collide with each other, and the mixing and stirring effect of the solution can be enhanced.

効率的な２種以上の液体の混合や反応を、簡単な構成により実現することができるように改良されたマイクロ分析チップを得るという目的を、流路内に流れを変化させる構造物を設けることによって実現した。以下この発明の実施の形態を図を用いて説明する。図中、同一または相当する部分には同一の参照番号を付す。
（実施の形態１）To provide a structure that changes the flow in the flow path for the purpose of obtaining an improved micro-analysis chip so that efficient mixing and reaction of two or more liquids can be realized with a simple configuration Realized by. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
(Embodiment 1)

図１は、実施の形態１にかかるマイクロ分析チップの斜視図である。図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。  FIG. 1 is a perspective view of the micro analysis chip according to the first embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

これらの図に示すように、マイクロ分析チップは、少なくとも２つの注入孔１１０，１１１から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔１１２から排出する。２つの注入側流路１２０，１２１の一方端が各別に２つの注入孔１１０，１１１に接続され、それらの他方端は合流している。２つの注入側流路１２０，１２１の合流部分から排出側流路１２２が延び、排出孔１１２に接続されている。２つの注入側流路１２０，１２１が合流する流路上に混合部１３０が設けられている。混合部１３０には後述する柱状の突起物が設けられている。  As shown in these figures, the micro-analysis chip mixes and stirs the liquid injected from at least twoinjection holes 110 and 111, reacts and analyzes the solutions, and then discharges them from at least onedischarge hole 112. To do. One end of each of the twoinjection side channels 120 and 121 is connected to twoinjection holes 110 and 111 separately, and the other end thereof is merged. A dischargeside flow path 122 extends from a joining portion of the two injectionside flow paths 120 and 121 and is connected to thedischarge hole 112. A mixingunit 130 is provided on the flow path where the two injection-side flow paths 120 and 121 merge. Themixing unit 130 is provided with columnar protrusions to be described later.

マイクロ分析チップ本体１００は、凹面の流路１２２が形成されている基板１１および流路１２０，１２１，１２２をシールするための基板１０からなる。基板１１および基板１０に用いられる材料は、例えば、特許文献４（特開２００３−１４９２５２号公報）に提案されるような、透明または半透明なものが望ましい。なぜなら、マイクロチップの流路１２２部分を検出部として、チップ内を流れる被写体に励起光を照射し、被写体の蛍光を検出するチップシステムなどへ応用する場合では、反応部で透過した蛍光やＵＶの検出を行う必要があるからである。透明または半透明なものとして、生産性、再現性の観点から型成型が可能な熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、フィルム、型成型可能なガラス等が好ましい。なかでも透明性、蛍光特性を考えた場合、シリコン系樹脂、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂が好ましい。  Themicroanalytical chip body 100 includes asubstrate 11 on which aconcave flow path 122 is formed and asubstrate 10 for sealing theflow paths 120, 121, and 122. The material used for thesubstrate 11 and thesubstrate 10 is desirably a transparent or translucent material as proposed in, for example, Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-149252). This is because, in the case of application to a chip system that detects the fluorescence of a subject by irradiating a subject flowing in the chip with excitation light by using theflow path 122 part of the microchip as a detection unit, the fluorescence or UV transmitted through the reaction unit is detected. This is because it is necessary to perform detection. As the transparent or translucent one, a thermosetting resin, a thermoplastic resin, a film, a glass that can be molded, or the like that can be molded is preferable from the viewpoint of productivity and reproducibility. Among these, when considering transparency and fluorescence characteristics, silicon resins, acrylic resins, and styrene resins are preferable.

また、例えば、マイクロ分析チップ流路内で、電気化学測定を行うために、基板１０表面に作用極と電極をパターンし、電気化学測定器により電気化学測定を行うことにより、試料液体中の目的物質の濃度感知に用いる場合（例えば、特許文献５(特開２００３−２８５２９８号公報)参照）では、基板１１および基板１０の一方または両方が電極形成可能な材料であることが好ましい。電極が形成可能な材料として、生産性、再現性の観点からガラス、シリコン等の基板が好ましい。  In addition, for example, in order to perform electrochemical measurement in the microanalysis chip flow path, the working electrode and the electrode are patterned on the surface of thesubstrate 10 and the electrochemical measurement is performed by the electrochemical measuring device, so that the object in the sample liquid is obtained. When used for concentration detection of a substance (for example, see Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 2003-285298)), it is preferable that one or both of thesubstrate 11 and thesubstrate 10 be a material capable of forming an electrode. As a material capable of forming an electrode, a substrate such as glass or silicon is preferable from the viewpoint of productivity and reproducibility.

基板１１の厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度であり、基板１０の厚みは０．０１ｍｍ〜５ｍｍ程度である。注入孔１１０、１１１、排出孔１１２は、直径が１０μｍ以上の貫通穴で良く、基板１１または基板１０に形成される。注入孔１１０、１１１、排出孔１１２には、ＦＥＰ、ＰＶＣ、シリコンなどの軟質ゴム系のチューブ１０３，１０４，１０５やガラス細管、金属微細管などのパイプと接合されるための、直径１０μｍ以上、深さまたは高さが１μｍから５ｍｍの突起または孔が形成されている。チューブ１０３，１０４には、それぞれポンプ１０１，１０２が接続されている。  The thickness of thesubstrate 11 is about 0.1 mm to 5 mm, and the thickness of thesubstrate 10 is about 0.01 mm to 5 mm. The injection holes 110 and 111 and thedischarge hole 112 may be through holes having a diameter of 10 μm or more, and are formed in thesubstrate 11 or thesubstrate 10. The injection holes 110 and 111 and thedischarge hole 112 have a diameter of 10 μm or more to be joined tosoft rubber tubes 103, 104, and 105 such as FEP, PVC, and silicon, glass tubes, metal tubes, and the like. A protrusion or hole having a depth or height of 1 μm to 5 mm is formed.Pumps 101 and 102 are connected to thetubes 103 and 104, respectively.

基板１１への凹凸の形成には、例えば、基板１１への直接加工を行う、機械加工による方法、レーザー加工による方法、金型を用いた射出成型、プレス成型、鋳造による方法などがある。なかでも金型を用いる手法は、形状寸法の再現性が高く好ましい。  The formation of the irregularities on thesubstrate 11 includes, for example, a method of machining directly on thesubstrate 11, a method of machining, a method of laser machining, an injection molding using a mold, a press molding, a method of casting, and the like. Among them, the method using a mold is preferable because of high reproducibility of the shape dimension.

シリコンまたはガラス等の基板上の流路パターンは、従来一般的に提案されているフォトリソグラフィの手法とエッチング法により形成することができる。  A flow path pattern on a substrate such as silicon or glass can be formed by a conventionally proposed photolithography technique and etching method.

図３は、混合部の液体の流れの様子を示す図である。図３に示すように、混合部１３０には、流路内に柱状の突起物５が設けられており、柱状の突起物５の背面において、圧力が減少し、圧力差が生じることにより、流体の流れ２が生じ、柱状の突起物５の背面への流れが発生するため、柱状の突起物５の背面において渦流れ５０のある領域が発生する。図中、１は中心線を表している。  FIG. 3 is a diagram illustrating a state of liquid flow in the mixing unit. As shown in FIG. 3, themixing unit 130 is provided with acolumnar protrusion 5 in the flow path, and the pressure is reduced on the back surface of thecolumnar protrusion 5 to generate a pressure difference. Since theflow 2 is generated and the flow toward the back surface of thecolumnar protrusion 5 is generated, a region having thevortex flow 50 is generated on the back surface of thecolumnar protrusion 5. In the figure, 1 represents a center line.

図４は、図１の攪拌混合部付近の拡大概略図である。図４に示すように、溶液６０、溶液６１の２液が混合するマイクロチップに利用する場合、柱状の突起物５を配置した後方で渦流れが発生し、この効果により流体の混合攪拌を行うことが可能となる。  FIG. 4 is an enlarged schematic view of the vicinity of the stirring and mixing unit in FIG. As shown in FIG. 4, when used in a microchip in which twosolutions 60 and 61 are mixed, a vortex flow is generated behind thecolumnar protrusions 5, and fluid mixing and stirring are performed by this effect. It becomes possible.

図１に示すマイクロ分析チップ内に作成された流路１２０、１２１、１２２の幅は０．１μｍ〜５ｍｍの範囲に設定されており、好ましくは１０μｍ〜５００μｍに設定される。
また、図４に示す流路内に形成された柱状の突起物５の幅は流路１２０，１２１、１２２の幅に対し１００分の１から２分の１の範囲に設定されており、好ましくは流路１２０，１２１、１２２の幅に対し２０分の１から５分の１に設定される。The widths of theflow paths 120, 121, and 122 created in the micro analysis chip shown in FIG. 1 are set in the range of 0.1 μm to 5 mm, preferably 10 μm to 500 μm.
Further, the width of thecolumnar protrusion 5 formed in the flow channel shown in FIG. 4 is set in a range of 1/100 to 1/2 of the width of theflow channel 120, 121, 122, Is set to 1/20 to 1/5 of the width of theflow paths 120, 121, 122.

柱状の突起物５は、流路内に１つ形成されていても良く、図５に示すように柱状の突起物５の幅、数を変化させてもよい。このように、複数の柱状の突起物５を形成することで、攪拌混合効果が相乗的に働くようになり、より効果的な混合が可能となる利点が生じる。図中、２は、液体の流れ方向を示す。  Onecolumnar protrusion 5 may be formed in the flow path, and the width and number of thecolumnar protrusions 5 may be changed as shown in FIG. Thus, by forming the plurality ofcolumnar protrusions 5, the stirring and mixing effect works synergistically, and there is an advantage that more effective mixing is possible. In the figure, 2 indicates the flow direction of the liquid.

複数の柱状の突起物５を形成する構成は、上記のように攪拌混合の点では効果的であるが、柱状の突起物５間および柱状の突起物５と流路１２２の隙間が小さくなるため、流路内の抵抗が大きくなり一定の流量を流すための圧力が大きくなり、結果としてチップが破壊する懸念が生じる。これを防ぐため、図６に示すように柱状の突起物５が形成される流路１２２において、流路幅４１を一時的に流路幅４２のように広げることによって流路１２２内の圧力を低くすることが可能である。このような構成により、複数の柱状の突起物５の形成による効果的な攪拌混合と所定の流量を流すための圧力を低下させるという効果を両立させることができる。  The configuration in which the plurality ofcolumnar protrusions 5 are formed is effective in terms of stirring and mixing as described above, but the gap between thecolumnar protrusions 5 and the gap between thecolumnar protrusions 5 and theflow path 122 are reduced. As a result, the resistance in the flow path increases and the pressure for flowing a constant flow rate increases, and as a result, the chip may be destroyed. In order to prevent this, in theflow path 122 in which thecolumnar protrusions 5 are formed as shown in FIG. 6, the pressure in theflow path 122 is increased by temporarily widening theflow path width 41 like theflow path width 42. It can be lowered. With such a configuration, it is possible to achieve both the effective stirring and mixing by the formation of the plurality ofcolumnar protrusions 5 and the effect of reducing the pressure for flowing a predetermined flow rate.

図４に示すような溶液６０、溶液６１のように２液が混合するマイクロチップにおいて一方の溶液６０に、図７に示すように、微小ビーズ７０等を含ませ、この微小ビーズ７０にもう一方の溶液６１に含まれる反応物質７１等を反応または固定化する場合、従来の、攪拌混合機構を設けていない一般的な流路では、液体の流れ方向２は、反応部において流路に平行な一方方向のみの流れとなる。このような一方方向の流れのみのマイクロチップでは、微小ビーズ７０の表面において、液体の進行方向に向う側の表面と背面において、反応または固定化の偏りが生じる。混合攪拌機構を反応部に用いることにより、反応部において図７に示すような液体は流れ方向２に流れ、渦流れ効果によるビーズ７０自体の回転が起こり、ビーズ表面における反応の偏りを小さくすることができる。図中、７２は、反応物質固定後のビーズを表している。  In a microchip in which two liquids are mixed such assolution 60 andsolution 61 as shown in FIG. 4, onesolution 60 includesmicrobeads 70 and the like as shown in FIG. In the case of reacting or immobilizing thereactants 71 and the like contained in thesolution 61, theliquid flow direction 2 is parallel to the flow path in the reaction section in a conventional general flow path without a stirring and mixing mechanism. The flow is only in one direction. In such a microchip with only a flow in one direction, a reaction or immobilization bias occurs on the surface of themicrobead 70 on the surface and the back surface facing the liquid traveling direction. By using the mixing and stirring mechanism in the reaction part, the liquid as shown in FIG. 7 flows in theflow direction 2 in the reaction part, and thebead 70 itself rotates due to the vortex flow effect, thereby reducing the reaction bias on the bead surface. Can do. In the figure,reference numeral 72 denotes a bead after fixing of the reactant.

金型またはフォトリソグラフィによって流路内に柱状の突起物５を作成する際、コストを軽減するために、金型、マスクの枚数が少なくなるような工程で作成することが望ましいが、微小流路のパターンと柱状の突起物５構造の寸法が大きく異なる場合は２段階以上の工程を行うことにより寸法精度の良い構造が得られる。  In order to reduce the cost when thecolumnar protrusions 5 are created in the flow path by using a mold or photolithography, it is desirable to create the process by reducing the number of molds and masks. When the dimensions of the pattern and thecolumnar protrusion 5 structure are greatly different, a structure with good dimensional accuracy can be obtained by performing two or more steps.

図８に示すように、柱状の突起物５の上端と基板１０との間に隙間がある場合、障害物がなく圧力が小さくなる隙間部への流体の流れ２が生じ、流路の高さ方向で攪拌混合効果に偏りができるため、隙間を無くすか又は、小さくすることにより深さ方向に生じる攪拌混合効果の偏りを無くすことができる。流路の溝の深さが深く、柱状の突起物の幅が小さくなる場合、アスペクト比の大きな柱状の突起物５を得る必要があるが、樹脂等の型成型においてこのようなアスペクト比の大きな微細部分を加工する場合、微細部分への樹脂の流れが十分には起こりにくくなるため、溝の深さと同じ高さの柱状の突起物を得ることは困難となる。  As shown in FIG. 8, when there is a gap between the upper end of thecolumnar protrusion 5 and thesubstrate 10, afluid flow 2 to the gap where there is no obstacle and the pressure is reduced occurs, and the height of the flow path Since the stirring and mixing effect can be biased in the direction, it is possible to eliminate the bias of the stirring and mixing effect that occurs in the depth direction by eliminating or reducing the gap. When the groove depth of the flow path is deep and the width of the columnar protrusion is small, it is necessary to obtain thecolumnar protrusion 5 having a large aspect ratio. In the case of processing a fine portion, the resin flow to the fine portion is not sufficiently generated, and it becomes difficult to obtain a columnar protrusion having the same height as the depth of the groove.

このような場合、柱状の突起物と天井との隙間を小さくすることが好ましい。図８に示すように、柱状の突起物５の高さが低く、基板１０との間に隙間１２が発生している場合、隙間１２を小さくする手法として、基板１０と基板１１を熱融着によって接着行う際に、接着時の温度、圧力を高く設定することにより、図９に示すように基板１０の表面の一部を基板１１の流路側に突出させることができる。この効果により生じるスペーサ１５は、柱状の突起物５と基板１０との隙間１２を小さくすることが可能となる。  In such a case, it is preferable to reduce the gap between the columnar protrusion and the ceiling. As shown in FIG. 8, when the height of thecolumnar protrusion 5 is low and agap 12 is generated between thecolumnar protrusion 5 and thesubstrate 10, thesubstrate 10 and thesubstrate 11 are heat-sealed as a technique for reducing thegap 12. When bonding is performed, the temperature and pressure at the time of bonding are set high so that a part of the surface of thesubstrate 10 can protrude toward the flow path side of thesubstrate 11 as shown in FIG. Thespacer 15 generated by this effect can reduce thegap 12 between thecolumnar protrusion 5 and thesubstrate 10.

図３における柱状の突起物５の表面形状は特に限定しないが、柱状の突起物５の表面に突起部を設けると、突起部の影響により突起物５の後方で、液体の流れに回転方向の流れが発生し、それぞれの突起部で渦効果による攪拌効果が得られる。柱状の突起物５の表面に突起を作成する手法には、例えば図１０に示すように、柱状の突起物５の表面に感光性または熱硬化性の樹脂２０等を付着させ、硬化する方法が好ましい。付着後の柱状の突起物５および樹脂２０の幅は、流路１２０、１２１、１２２の幅に対し１００分の１から２分の１の範囲に設定され、好ましくは流路１２０、１２１、１２２の幅に対し２０分の１から５分の１に設定される。
（実施の形態２）The surface shape of thecolumnar protrusion 5 in FIG. 3 is not particularly limited. However, if a protrusion is provided on the surface of thecolumnar protrusion 5, the liquid flow in the rotational direction is caused behind theprotrusion 5 due to the influence of the protrusion. A flow is generated, and a stirring effect by the vortex effect is obtained at each protrusion. As a method of creating protrusions on the surface of thecolumnar protrusion 5, for example, as shown in FIG. 10, there is a method in which a photosensitive orthermosetting resin 20 or the like is attached to the surface of thecolumnar protrusion 5 and cured. preferable. The widths of thecolumnar protrusions 5 and theresin 20 after the adhesion are set in a range of 1/100 to 1/2 of the width of theflow paths 120, 121, 122, preferably theflow paths 120, 121, 122. It is set to 1/20 to 1/5 of the width of.
(Embodiment 2)

本発明の別の実施の形態は、図１における攪拌混合部１３０に別の形態を取ったものである。マイクロ分析チップに用いられる攪拌混合部以外のチップ形状、材料、加工方法は実施の形態１と同様の形態を取っている。  In another embodiment of the present invention, the stirring and mixingunit 130 in FIG. 1 takes another form. The chip shape, material, and processing method other than the stirring and mixing unit used for the microanalysis chip are the same as those in the first embodiment.

図１１に示すように、柱状の突起物５を、流路１２２に１つ以上形成し、柱状の突起物５によって止められることのできる繊維状物質３０などを流路１２２に流し、柱状の突起物５で塞き止めることにより、流路１２２内で繊維状物質３０をランダムに交差させる。ランダムに配置された繊維状物質３０間を流体が流れることにより、後方で渦流れの発生を生じさせる領域ができ、攪拌混合が可能となる。柱状の突起物５で止めるものは、特に限定しないが、繊維状の材料以外に、ビーズ等の球形物質や微粒子、微細チップといったものでも可能である。この際これらのサイズは、柱状の突起物５間の隙間間隔および柱状の突起物５と流路１２２の壁面との隙間よりも大きくする必要がある。  As shown in FIG. 11, one or morecolumnar protrusions 5 are formed in theflow path 122, and afibrous substance 30 or the like that can be stopped by thecolumnar protrusions 5 is caused to flow into theflow path 122. By blocking with theobject 5, thefibrous substance 30 is crossed randomly in theflow path 122. When fluid flows between thefibrous substances 30 arranged at random, a region where vortex flow is generated is created in the rear, and stirring and mixing are possible. What is stopped by thecolumnar protrusion 5 is not particularly limited, but other than a fibrous material, a spherical substance such as a bead, fine particles, and a fine chip are also possible. At this time, these sizes need to be larger than the gap interval between thecolumnar protrusions 5 and the gap between thecolumnar protrusions 5 and the wall surface of theflow path 122.

図１２に示すように、粘性のある感光性または熱硬化性の樹脂等を柱状の突起物５で塞き止めた後、発泡させることによっても、柱状の突起物５がある箇所に、隙間のある樹脂層４０を形成することができる。樹脂層４０に形成されたポーラス状の隙間間を流体が流れることにより、流体同士の衝突が起こり溶液の混合攪拌効果を高めることができる。  As shown in FIG. 12, a viscous photosensitive or thermosetting resin or the like is blocked by thecolumnar protrusions 5 and then foamed, so that the gaps are formed at the positions where thecolumnar protrusions 5 are present. Acertain resin layer 40 can be formed. When the fluid flows between the porous gaps formed in theresin layer 40, the fluids collide with each other and the mixing and stirring effect of the solution can be enhanced.

次に、実施例により本発明の説明を行うが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。  EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention, the scope of the present invention is not limited to these Examples.

（実施例１）  Example 1

基板としてアクリル系透明樹脂であるＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）樹脂（三菱レーヨン社製アクリライト（登録商標）ＥＸ）を準備し、これを外形寸法７５ｍｍ×３５ｍｍ×２ｍｍに成型する。次に、金型を用いた加熱プレス成型を行い、図１３に示すように、ＰＭＭＡ樹脂片面に流路となる幅３００μｍ、深さ５０μｍの溝と、溝内に流体の攪拌混合のための幅３０μｍ、長さ３０μｍの柱状の突起物５を形成し、マイクロ分析チップ流路系を得た。また、このときの幅４１は３００μｍ、幅４２は３９０μｍ、柱状の突起物５の左右の間隔４４は７５μｍ、柱状の突起物５と壁面との距離４５は７５μｍ、流れ方向の柱状の突起物５同士の間隔４６は５０μｍである。次に機械加工により、基板１１側に内径１ｍｍの注入孔および排出孔を形成した。次に、基板１１と同様のＰＭＭＡ樹脂であり、外形寸法７５ｍｍ×３０ｍｍ×０．２ｍｍの基板１０を準備し、基板１１と基板１０を熱圧着により接合し、注入孔および排出孔に、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）軟質ゴムチューブをシアノアクリレート系の接着剤を用いて接合した。  A PMMA (polymethyl methacrylate) resin (Acrylite (registered trademark) EX manufactured by Mitsubishi Rayon Co., Ltd.), which is an acrylic transparent resin, is prepared as a substrate, and this is molded into an outer dimension of 75 mm × 35 mm × 2 mm. Next, heat press molding using a mold is performed. As shown in FIG. 13, a groove having a width of 300 μm and a depth of 50 μm serving as a flow path on one side of the PMMA resin, and a width for stirring and mixing the fluid in the groove. Acolumnar projection 5 having a length of 30 μm and a length of 30 μm was formed, and a micro analysis chip channel system was obtained. At this time, thewidth 41 is 300 μm, thewidth 42 is 390 μm, thedistance 44 between the left and right of thecolumnar protrusions 5 is 75 μm, thedistance 45 between thecolumnar protrusions 5 and the wall surface is 75 μm, and thecolumnar protrusions 5 in the flow direction. Theinterval 46 between them is 50 μm. Next, an injection hole and a discharge hole having an inner diameter of 1 mm were formed on thesubstrate 11 side by machining. Next, a PMMA resin similar to thesubstrate 11 is prepared, and asubstrate 10 having an outer dimension of 75 mm × 30 mm × 0.2 mm is prepared. Thesubstrate 11 and thesubstrate 10 are joined by thermocompression bonding, and PVC ( Polyvinyl chloride) soft rubber tubes were joined using a cyanoacrylate adhesive.

このマイクロ分析チップを用いて図１４に示すマイクロ分析チップ分析装置系を構成し、シリンジポンプ１０２、１０１を用いて、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。柱状の突起物５を配置したマイクロ分析チップ系ではいずれの流速条件においても、純水層とインク層の分離は見られず、攪拌効果による溶液の混合が確認された。  Using this microanalysis chip, the microanalysis chip analyzer system shown in FIG. 14 is configured, and syringe pumps 102 and 101 are used to inject pure water from oneside tube 104 intoinjection hole 110 at 30 μl / min. Water-soluble ink was injected into theinjection hole 111 from thetube 103 on the other side at 30 μl / min. In the same chip system, the flow rate was changed to 1 μl / min and 10 μl / min. In the microanalysis chip system in which thecolumnar protrusions 5 are arranged, separation of the pure water layer and the ink layer was not observed under any flow rate condition, and mixing of the solution due to the stirring effect was confirmed.

（実施例２）  (Example 2)

実施例１で用いた図１４の流路系において、ガラス繊維（日本ガラス社製ガラスフレーク）を純水と混合した後注入し、図１５で示すように柱状の突起物５でガラス繊維３０を固定化した流路系を得た。作成したマイクロ分析チップを用い、図１４に示すように、シリンジポンプ１０２、１０１を用いて、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。柱状の突起物５を配置したマイクロ分析チップ系ではいずれの流速条件においても、純水層とインク層の分離は見られず、攪拌効果による溶液の混合が確認された。
（比較例）In the flow path system of FIG. 14 used in Example 1, glass fibers (glass flakes manufactured by Nippon Glass Co., Ltd.) were mixed with pure water and then injected. As shown in FIG. An immobilized flow path system was obtained. Using the prepared microanalysis chip, as shown in FIG. 14, pure water is injected into theinjection hole 110 at 30 μl / min from thetube 104 on one side using the syringe pumps 102 and 101 and from thetube 103 on the other side. Water-soluble ink was injected into theinjection hole 111 at 30 μl / min. In the same chip system, the flow rate was changed to 1 μl / min and 10 μl / min. In the microanalysis chip system in which thecolumnar protrusions 5 are arranged, separation of the pure water layer and the ink layer was not observed under any flow rate condition, and mixing of the solution due to the stirring effect was confirmed.
(Comparative example)

実施例１に用いたマイクロチップ分析装置系において、柱状の突起物を設けず、図１６に示すような直線の流路に対し約３倍の長さになるように流路を折り曲げた構造２０２を作成し、一方側のチューブ１０４から純水を３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１０に注入し、他方側のチューブ１０３から水溶性のインクを３０μｌ／ｍｉｎで注入孔１１１に注入した。同様のチップ系において流速を１μｌ／ｍｉｎ、１０μｌ／ｍｉｎに変化させて行った。流速条件１０μｌ／ｍｉｎ、３０μｌ／ｍｉｎでは、排出孔１１２までの流路において、拡散に必要な十分な流路距離が得られておらず、純水層とインク層の分離が確認された。流速１μｌ／ｍｉｎにおいては、純水とインクの混合層であるグレーゾーンが流路中心付近で観察できたが、拡散に必要な十分な距離が得られず、純水層壁面までのインクの拡散は観察されなかった。  In the microchip analyzer system used in Example 1, astructure 202 in which the flow path is bent so as to be about three times as long as the straight flow path as shown in FIG. Then, pure water was injected from thetube 104 on one side into theinjection hole 110 at 30 μl / min, and water-soluble ink was injected from thetube 103 on the other side into theinjection hole 111 at 30 μl / min. In the same chip system, the flow rate was changed to 1 μl / min and 10 μl / min. Under flow rate conditions of 10 μl / min and 30 μl / min, a sufficient flow path distance required for diffusion was not obtained in the flow path to thedischarge hole 112, and separation of the pure water layer and the ink layer was confirmed. At a flow rate of 1 μl / min, a gray zone, which is a mixed layer of pure water and ink, could be observed near the center of the flow path, but a sufficient distance required for diffusion could not be obtained, and ink diffusion to the wall surface of the pure water layer Was not observed.

実施例に示したようなマイクロ分析チップでは、流路形成と同時に攪拌混合機構部を形成でき、チップ面積が限られたマイクロ分析チップ設計においても、突起部を形成することにより、混合攪拌を効率よく行うことが可能となり、簡便な混合攪拌機構として、バイオセンサ、アレルゲンセンサー、核酸チップ、μＴＡＳ等のチップ利用分野に利用できる。  In the micro analysis chip as shown in the examples, the stirring and mixing mechanism can be formed simultaneously with the flow path formation, and even in the micro analysis chip design with a limited chip area, the mixing and stirring can be efficiently performed by forming the protrusion. It can be performed well and can be used as a simple mixing and stirring mechanism in the field of chip utilization such as biosensors, allergen sensors, nucleic acid chips, and μTAS.

実施の形態１にかかるマイクロ分析チップの斜視図である。1 is a perspective view of a micro analysis chip according to a first embodiment.図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the II-II line in FIG.実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of a mixing unit of the micro analysis chip according to the first embodiment.実施形態１のマイクロ分析チップの攪拌混合部付近の拡大概略図である。FIG. 3 is an enlarged schematic view of the vicinity of a stirring and mixing unit of the micro analysis chip according to the first embodiment.実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the mixing part of the micro analysischip concerning Embodiment 1. FIG.実施形態１にかかるマイクロ分析チップの混合部の他の変形例を示す図である。It is a figure which shows the other modification of the mixing part of the micro analysischip concerning Embodiment 1. FIG.実施形態１のマイクロ分析チップ混合部において微小ビーズ等を含む液体を流した時の動作を説明する図である。It is a figure explaining operation | movement when the liquid containing a microbead etc. was poured in the micro analysis chip mixing part ofEmbodiment 1. FIG.柱状の突起物の上端と基板との間に隙間がある場合の、液体の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a liquid in case there exists a clearance gap between the upper end of a columnar protrusion, and a board | substrate.柱状の突起物の上端と基板との隙間にスペーサを設けた場合の断面図である。It is sectional drawing at the time of providing a spacer in the clearance gap between the upper end of a columnar protrusion, and a board | substrate.柱状の突起物の表面の表面に、突起部を形成したマイクロ分析チップ混合部の概念図である。It is a conceptual diagram of the micro analysis chip mixing part which formed the projection part in the surface of the surface of a columnar projection.実施の形態２にかかるマイクロ分析チップ混合部の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of a micro analysis chip mixing unit according to a second embodiment.実施の形態２にかかるマイクロ分析チップ混合部の変形例を示す概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a modification of the micro analysis chip mixing unit according to the second embodiment.実施例１にかかるマイクロ分析チップ混合部の概念図である。3 is a conceptual diagram of a micro analysis chip mixing unit according to Example 1. FIG.実施例１にかかるマイクロ分析チップ分析装置系の概念図である。1 is a conceptual diagram of a micro analysis chip analyzer system according to Example 1. FIG.実施例２にかかるマイクロ分析チップ分析装置系の概念図である。6 is a conceptual diagram of a micro analysis chip analyzer system according to Example 2. FIG.比較例にかかる従来のマイクロ分析チップ分析装置の概略図である。It is the schematic of the conventional microanalysis chip | tip analyzer concerning a comparative example.従来の攪拌部の概略図である。It is the schematic of the conventional stirring part.

符号の説明Explanation of symbols

１ 中心線
２ 流体の流れ方向
５ 柱状の突起物
１０ 基板
１１ 基板
１５ スペーサー
２０ 樹脂
３０ 繊維
４０ 樹脂層
４１、４２ 流路の幅
４３ 柱状の突起物５と基板１０との隙間
４４、４５、４６ 流路と柱状の突起物５の隙間の幅
５０ 渦流れ
６０ 溶液１
６１ 溶液２
７０ ビーズ
７１ 反応物質
７２ 反応物質固定後のビーズ
１００ マイクロ分析チップ本体
１０１、１０２ ポンプ
１０３、１０４，１０５ チューブ
１１０、１１１、２１０、２１１ 注入孔
１１２、２１２ 排出孔
１２０、１２１、１２２ 流路
１３０ 攪拌混合部
２０１、２０２ 流路の折れ曲がり部

DESCRIPTION OFSYMBOLS 1Center line 2 Flow direction offluid 5Columnar protrusion 10Substrate 11Substrate 15Spacer 20Resin 30Fiber 40Resin layer 41, 42 Channel width 43 Gap betweencolumnar protrusion 5 andsubstrate 10 44, 45, 46 Width of the gap between the flow path and thecolumnar protrusion 5 50Vortex flow 60Solution 1
61Solution 2
70Beads 71Reactive substance 72 Beads after fixing thereactive substance 100 Micro analysis chipmain body 101, 102Pump 103, 104, 105Tube 110, 111, 210, 211Injection hole 112, 212Discharge hole 120, 121, 122Flow path 130Stirring Mixing part 201, 202 Bent part of flow path

Claims (14)

Translated fromJapanese

少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路の合流する流路上に設けられた混合部と、
前記混合部に設けられ、液体の混合攪拌効果を高めるための少なくとも１つの柱状の突起物とを備えたマイクロ分析チップ。A micro-analysis chip that mixes and stirs liquids injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges the liquids from at least one discharge hole.
At least two injection-side flow paths, one end of which is connected to the two injection holes separately and the other end of which joins;
A discharge-side flow path extending from a merged portion of the two injection-side flow paths and connected to the discharge hole;
A mixing section provided on the flow path where the two injection-side flow paths merge;
A micro-analysis chip provided in the mixing unit and provided with at least one columnar protrusion for enhancing the effect of mixing and stirring liquids. 前記柱状の突起物が設けられた流路部分の幅は、他の流路部分の幅よりも広くされている請求項１に記載のマイクロ分析チップ。  The micro-analysis chip according to claim 1, wherein a width of the flow path portion provided with the columnar protrusion is wider than a width of another flow path portion. 前記柱状の突起物の高さは、流路の深さ以下の高さであることを特徴とした請求項１または２に記載のマイクロ分析チップ。  3. The micro analysis chip according to claim 1, wherein a height of the columnar protrusion is not more than a depth of the flow path. 前記混合部内に反応部を設けることを特徴とした請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。  The micro analysis chip according to claim 1, wherein a reaction part is provided in the mixing part. 前記柱状の突起物と天井部との隙間にスペーサーを設けることによって隙間を無くしたことを特徴とした請求項３に記載のマイクロ分析チップ。  4. The micro analysis chip according to claim 3, wherein a gap is eliminated by providing a spacer in the gap between the columnar protrusion and the ceiling. 前記スペーサーは、天井部分を熱または圧力によって変形させることによって形成されていることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ分析チップ。  The micro-analysis chip according to claim 5, wherein the spacer is formed by deforming a ceiling portion by heat or pressure. 前記柱状の突起物表面に凹凸が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ分析チップ。  The micro analysis chip according to claim 1, wherein unevenness is provided on a surface of the columnar protrusion. 前記突起物表面の凹凸は、前記突起物の表面であって、液体の流れ方向に向う側の面に樹脂を付着させ、これを、硬化させることによって得られることを特徴とする請求項７に記載のマイクロ分析チップ。  The unevenness on the surface of the protrusion is obtained by attaching a resin to the surface of the protrusion and facing the liquid flow direction, and curing the resin. Micro analysis chip. 少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備え、
前記混合部に、液体の混合攪拌効果を高めるための繊維状物質が固定されているマイクロ分析チップ。A micro-analysis chip that mixes and stirs liquids injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges the liquids from at least one discharge hole.
At least two injection-side flow paths, one end of which is connected to the two injection holes separately and the other end of which joins;
A discharge-side flow path extending from a merged portion of the two injection-side flow paths and connected to the discharge hole;
A mixing section provided on the flow path where the two injection-side flow paths merge,
A microanalysis chip in which a fibrous substance for enhancing the mixing and stirring effect of a liquid is fixed to the mixing unit. 前記繊維状物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物に繊維状物質を絡ませることによって得られることを特徴とする請求項９に記載のマイクロ分析チップ。  The micro analysis chip according to claim 9, wherein the immobilization of the fibrous substance is obtained by forming a columnar protrusion in the mixing portion and entangling the fibrous substance in the columnar protrusion. 前記繊維状物質の代わりに、微小ビーズ、微小球形物質、微粒子、微細チップを用いることを特徴とした請求項９に記載のマイクロ分析チップ。  The micro-analysis chip according to claim 9, wherein instead of the fibrous substance, microbeads, microspherical substances, microparticles, and microchips are used. 少なくとも２つの注入孔から注入された液体を混合攪拌し、それらの溶液を反応させて分析した後、少なくとも１つの排出孔から排出するマイクロ分析チップであって、
それらの一方端が各別に前記２つの注入孔に接続され、それらの他方端が合流する少なくとも２つの注入側流路と、
前記２つの注入側流路の合流部分から延び、前記排出孔に接続される排出側流路と、
前記２つの注入側流路が合流する流路上に設けられた混合部とを備え、
前記混合部にポーラス状物質を固定化していることを特徴とするマイクロ分析チップ。A micro-analysis chip that mixes and stirs liquids injected from at least two injection holes, reacts and analyzes the solutions, and then discharges the liquids from at least one discharge hole.
At least two injection-side flow paths, one end of which is connected to the two injection holes separately and the other end of which joins;
A discharge-side flow path extending from a merged portion of the two injection-side flow paths and connected to the discharge hole;
A mixing section provided on the flow path where the two injection-side flow paths merge,
A micro-analysis chip, wherein a porous substance is immobilized in the mixing part. 前記ポーラス状の物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、流路内に流したポーラス状物質を前記柱状突起物で塞き止めることによって得られることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。  The immobilization of the porous substance is obtained by forming columnar protrusions in the mixing portion and blocking the porous substance flowing in the flow path with the columnar protrusions. 12. The microanalysis chip according to 12. 前記ポーラス状物質の固定化は、前記混合部に柱状突起物を形成し、該柱状突起物で粘性のある発泡性の樹脂を塞き止めた後、発泡させることによって得られることを特徴とする請求項１２に記載のマイクロ分析チップ。

The immobilization of the porous substance is obtained by forming columnar protrusions in the mixing portion, blocking the viscous foamable resin with the columnar protrusions, and then foaming. The micro analysis chip according to claim 12.

Images