(57)【要約】【課題】マイクロ流体デバイスにおいて、マイクロ流路内の流体を加熱し、流路の温度を、流路と異なる位置に配置された温度センサーでモニターし制御しようとした場合、あらかじめ求めた、流路内の温度と温度センサー位置の温度との関係が、デバイスから周囲への熱伝達係数が変化することで変化し、流路内の温度の制御の精度が低下してしまう。【解決手段】基体内部に設けられた流体を流通させる流路と、前記流路内の流体を主として加熱するためのヒーターが配置されたマイクロ流体デバイスにおいて、２個以上の温度センサーが、基体の厚み方向に流路を挟むように配置されていることを特徴とする、マイクロ流体デバイスを用いる。前記マイクロ流体デバイスを制御するマイクロ流体装置は、温度センサーにより求めた温度より、流路内の温度分布を求めることで、前記流路内の流体の温度を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体内部に設けられた流路と、前記流路内の流体を主として加熱するためのヒーターが配置されたマイクロ流体デバイスにおいて、２個以上の温度センサーが、基体の厚み方向に流路を挟むように配置されていることを特徴とする、マイクロ流体デバイス。
【請求項２】
前記ヒーターはヒーター抵抗体である、請求項１に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項３】
前記温度センサーはセンサー抵抗体である、請求項１または２に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項４】
前記２個以上の温度センサーのうち少なくとも１つの温度センサーは、ヒーターとしての機能と温度を計測するためのセンサーとしての機能を兼ねる、請求項１から３のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項５】
複数の流路を有し、それぞれの流路には、２個以上の温度センサーが、基体の厚み方向に流路を挟むように配置されていることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項６】
前記温度センサーのうち少なくとも１つの温度センサーは、基体の外表面上に配置されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイス。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載のマイクロ流体デバイスを用い、前記ヒーター抵抗体に投入する熱エネルギーを調整することで前記流路内の流体の温度を制御するマイクロ流体装置において、前記２個以上の温度センサーのそれぞれから求めた温度より、流路内の温度分布を求め、該温度分布をもとに前記流路内の流体の温度を制御することを特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロ流体装置において、マイクロ流体装置は、マイクロ流体デバイスからその外部への熱伝達係数に応じた温度分布を、複数の熱伝達係数に関してデーターベースとして記憶しており、そのデーターベースと前記２個以上の温度センサーのそれぞれにより求めた温度より、前記流路内の温度分布を求め、該温度分布をもとに流路内の流体の温度を制御することを特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項９】
請求項７に記載のマイクロ流体装置において、マイクロ流体装置は、マイクロ流体デバイスからその外部への熱伝達係数に応じた、前記２個以上の温度センサーのそれぞれにより求めた温度とマイクロ流体デバイスの厚さ方向の温度分布との複数の関係式を記憶しており、前記２個以上の温度センサーのそれぞれの計測値から関係式を選択し、前記流路内の温度分布を求め、該温度分布をもとに流路内の流体の温度を制御することを特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項１０】
請求項７に記載のマイクロ流体装置において、前記マイクロ流体装置はマイクロ流体デバイスの寸法とマイクロ流体デバイスからその外部への熱伝達係数を入力パラメータとし、マイクロ流体デバイスの温度分布を求める演算装置を持ち、前記２個以上の温度センサーのそれぞれの計測値と一致する温度分布を、前記演算装置で計算することで求め、該温度分布をもとに該温度分布をもとに流路内の流体の温度を制御することを特徴とするマイクロ流体装置。
【請求項１１】
前記流路を観察する領域を含み、前記温度センサーは、該領域には配置されないことを特徴とする、請求項７から１０のいずれか１項に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１２】
前記温度センサーは、前記領域の周囲に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
【請求項１３】
前記流路を観察する領域を含み、前記温度センサーは、該領域からずれた位置に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載のマイクロ流体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小な流路を持つマイクロ流体デバイスにおいて、化学、生化学、物理化学反応などにより、化学合成、遺伝子検査などを行うためのマイクロ流体デバイス、およびそれを用いたマイクロ流体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ流体デバイスにおいて、マイクロ流路内の流体を加熱するために、流路と同一の基体内に、ヒーターと温度センサーが配置され、温度センサーによって、ヒーターの出力を制御し、流路の温度を所望の温度になるように制御するマイクロ流体デバイスが開示されている（例えば、非特許文献１、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３３９０７号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】電気学会論文集Ｅ、Ｖｏｌ１１９−Ｅ，Ｎｏ１０，
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロ流体デバイスにおいては、マイクロ流路内の流体を加熱し、その温度を温度センサーでモニターして制御しようとしても、流路のサイズが小さいため流路内に温度センサーを配置することは構造上困難である。よって、温度センサーは流路から離れた位置、または流路の壁面に配置される。図９（ａ）−（ｃ）に従来例のマイクロ流体デバイスを示す。図９（ａ）はデバイスの上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。このマイクロ流体デバイスは、基体１および２、流路が形成された基体３、絶縁層４、流路５、流路内の流体を主として加熱するためのヒーター抵抗体６、主として温度を計測するためのセンサー抵抗体７、流体の流入口９、および流出口１０、電極配線１１、ならびに導通をとるための電極パッド１２を有する。図９に示すようなマイクロ流体デバイスでは、ヒーター６の温度が最も高く、周辺に近くなるほど温度が低くなる。よって、流路５の内部の温度は勾配をもち、ヒーターに近いほど高く、遠いほど低くなる。マイクロ流体デバイス内の温度分布はヒーターのパワーとデバイスから周囲への熱伝達係数によって決まる。
【０００６】
マイクロ流路内の温度を、温度センサーで制御しようとした場合、センサーにおける温度と流路における温度に差があるため、事前にセンサーと流路の温度の対応をとるキャリブレーションが実施される。しかしながら、先に述べたように、熱伝達係数によってマイクロ流体デバイス内の温度分布が変化してしまうため、測定中に熱伝達係数が変化してしまうと、マイクロ流路の温度が所望の温度からずれてしまう場合がある。
【０００７】
マイクロ流路内で行われる化学合成や遺伝子検査においては、温度を高精度に制御する必要があり、わずかな温度の誤制御が課題となってしまう場合があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、マイクロ流体デバイスの流路内の流体の温度を精度良く計測し、その温度を高精度に制御するためのマイクロ流体デバイス、およびこれを用いたマイクロ流体装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、基体内部に設けられた流路と、前記流路内の流体を主として加熱するためのヒーターが配置されたマイクロ流体デバイスにおいて、２個以上の温度センサーが、基体の厚み方向に流路を挟むように配置されていることを特徴とする、マイクロ流体デバイスが提供される。
【００１０】
本発明の一態様によれば、前記マイクロ流体デバイスを用い、前記ヒーター抵抗体に投入する熱エネルギーを調整することで前記流路内の流体の温度を制御するマイクロ流体装置において、前記２個以上の温度センサーのそれぞれから求めた温度より、流路内の温度分布を求めることで、前記流路内の流体の温度を制御することを特徴とするマイクロ流体装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロ流体デバイスは、２個以上の温度センサーが、基体の厚み方向に流路を挟むように配置されているため、流路内の温度の測定精度が向上する。また本発明のマイクロ流体デバイスを用いたマイクロ流体装置は、２個以上の温度センサーで測定された温度から、流路内の温度分布を求め流路内の温度を制御する機能を持つため、流路内の温度分布の制御精度が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の一例を示す平面図。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図。図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図２】図２（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の別の一例を示す平面図。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図図２（ｃ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図３】図３（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の別の一例を示す平面図。図３（ｂ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ断面図。図３（ｃ）は、図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図４】図４（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の別の一例を示す平面図。図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ断面図。図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図５】図５（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の別の一例を示す平面図。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ断面図。図５（ｃ）は、図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図６】図６（ａ）は、本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の別の一例を示す平面図。図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ−Ａ断面図。図６（ｃ）は、図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【図７】実施例における、図１のＣ−Ｃ断面で示す流路中央の厚み方向の温度ラインプロファイルを示す。
【図８】図８は、図９のＣ−Ｃ断面で示す流路中央の厚み方向の温度ラインプロファイルを示す。
【図９】図９（ａ）は、マイクロ流体デバイスの構造の比較例を示す平面図。図９（ｂ）は、図９（ａ）のＡ−Ａ断面図。図９（ｃ）は、図９（ａ）のＢ−Ｂ断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［マイクロ流体デバイスの構造］
図１（ａ）は本発明のマイクロ流体デバイスの実施の形態の一例を示す平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。本発明のマイクロ流体デバイスは、支持基体１および２、流路が形成された基体３、絶縁層４、流路５、流路内の流体を主として加熱するためのヒーター抵抗体６、温度を主として計測するためのセンサーとしての機能をもつセンサー抵抗体７および８、流体の流入口９および流出口１０、電極配線１１、ならびに導通をとるための電極パッド１２を有する。
【００１４】
図１（ａ）−（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスは、マイクロ流体基体の膜厚方向に、流路を挟むように、センサーとしての機能をもつセンサー抵抗体７および８が、流路と長手方向に並行に配置されている。
【００１５】
図２（ａ）−（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスでは、図１（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスにおいて、流体を主として加熱するためのヒーターとしての機能と主として温度を計測するためセンサーとしての機能とを兼ねたヒーター兼センサー抵抗体である１３が配置されている。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１６】
図３（ａ）−（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスでは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスにおいて、流路５とヒーター兼センサー抵抗体１３とセンサー抵抗体８が１組のチャネル構造をなし、２つのチャネルが配置されている。チャネルの数は必要に応じて変更できる。図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１７】
図４（ａ）−（ｃ）にで示すマイクロ流体デバイスでは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスにおいて、センサー抵抗体８が、マイクロ流体基体２の外表面上に配置されている。図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図、図４（ｃ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１８】
図５（ａ）−（ｃ）および図６（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスでは、図２（ａ）〜（ｃ）に示すマイクロ流体デバイスにおいて、マイクロ流路を外部から観察するための支持基体２および絶縁層４が透明になっている領域１４およびセンサー抵抗体１５、１６をさらに有している。流路を基体２の上部から観察するために、センサー抵抗体は、領域１４と重なりあわないように、領域１４には配置しないようにする。例えば、センサー抵抗体は、図５のように領域１４の周囲に配置されるか、あるいは、図６のように、領域１４からずれた位置に配置される。図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ断面図、図５（ｃ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面図、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１９】
支持基体としては、おもに石英のようなガラス材料が用いられるが、シリコンやセラミックスのようなガラス以外の材料が用いられる場合もある。抵抗体には、白金や酸化ルテニウムのような金属が用いられる。電極配線には、金やアルミニウムのような金属が用いられる。絶縁層には、酸化シリコンなどの絶縁体が用いられる。
【００２０】
［マイクロ流体装置の構造］
以下、本発明のマイクロ流体装置について説明する。
図１−６に示すマイクロ流体デバイスの、流体の流入口９および流出口１０には、インターフェース用のチューブが接続され、外部ポンプにより流体が流入および流出される。基体内部に設けられた流路内の流体は、ヒーター抵抗体６またはヒーター兼センサー抵抗体１３に電圧を印加することで発生したジュール熱の熱伝導によって加熱される。本発明のマイクロ流体デバイスは２個以上のセンサー抵抗体を有し、図１で示すマイクロ流体デバイスでは、センサー抵抗体７と８とによって抵抗体の抵抗値が測定され、図２−図６で示すマイクロ流体デバイスでは、センサー抵抗体兼ヒーター１３とセンサー抵抗体８、１５または１６とによって抵抗体の抵抗値が測定される。なお、センサー抵抗体とは、白金などの、温度によって電気抵抗が変わる物質からなる抵抗体であり、電気抵抗の値により抵抗体周囲の温度を求めることができるようなものを意味する。ここでは例示的に電気抵抗により温度を求める実施態様について説明するが、センサー周囲の温度を測定することができれば、熱電素子等を温度センサーとして用いてもよい。
【００２１】
抵抗体に印加される電圧は、マイクロ流体装置によって決定される。マイクロ流体装置は、制御装置と演算装置とによって構成されており、演算装置において流路内の温度分布が求められ、制御装置において最適な温度分布となるヒーターの出力電圧が計算され出力される。以下にマイクロ流体装置に関して詳しく述べる。
【００２２】
演算装置に上記２個以上のセンサー抵抗体によって測定された抵抗値が入力され、温度に変換される。演算装置には、センサー抵抗体の抵抗値と温度の関係が記憶されている。センサー抵抗体の抵抗値と温度の関係は、適当な電圧をヒーターに印加し、そのときの温度をサーマル顕微鏡などにより測定し、抵抗体の抵抗値と対応をとることで事前に求められる。
【００２３】
演算装置には、さらに、複数の熱伝達係数ごとに事前に求められた、センサー抵抗体７および８により求められたそれぞれ場所での温度とマイクロ流体デバイスの温度分布との関係が、データーベースとして記憶されている。ここで熱伝達係数は、基体からマイクロ流体デバイス外部への熱伝達係数である。データーベースは、数値シミュレーションまたは、複数の温度センサーを配置したテストサンプルなどを用いた実測結果により作成される。このデーターベースから、センサー抵抗体７および８によって測定された温度が最も良く一致するマイクロ流体デバイスの温度分布が求められる。測定時の熱冷却条件が正確にわからなくても、マイクロ流体デバイスの温度分布を求めることができるため、流路内の流体の温度分布を精度良く求めることができる。
【００２４】
演算装置で求められた流路内の温度分布は、制御装置に渡される。制御装置は、流路内の温度が目標の温度となるように、ＰＩＤ制御のような制御方法でヒーター抵抗体６に投入するパワーを調整し、ヒーターに印加する電圧を出力する。
【００２５】
別の演算装置を用いた実施の形態のマイクロ流体制御装置においては、演算装置には、複数の熱伝達係数ごとに事前に求められた、マイクロ流体デバイスの厚さ方向位置とその位置における温度との関係式が、データーベースとして記憶されている。このデーターベースから、センサー抵抗体によって測定された計測値である温度が最も良く一致する関係式が選択され、マイクロ流体デバイスの流路内の温度分布が求められる。
【００２６】
さらに別の演算装置を用いた実施の形態のマイクロ流体制御装置においては、演算装置には、物理的なシミュレーションを行うための数値計算プログラムと、実際に計算を実施するための計算機とから構成されている。マイクロ流体デバイスの寸法データと、マイクロ流体デバイスの構成部材の材料物性値と、基体からマイクロ流体デバイス外部への熱伝達係数と、ヒーター抵抗体へ投入した熱エネルギーを入力パラメータとし、熱伝導シミュレーションにより、マイクロ流体デバイスの温度分布が出力される。より具体的には、演算装置の入力パラメータである熱伝達率をフィッテングパラメータとして使用し、温度センサーの計測値と一致するような温度分布を、熱伝達率を変えながら、繰り返し計算することで、温度分布を求めると良い。センサー抵抗体によって測定された計測値である温度が最も良く一致する温度分布のシミュレーション結果が得られる熱伝達係数が探索され、流路内の温度分布が求められる。
【００２７】
［実施例］
実施例において用いたマイクロ流体デバイスについて説明する。図１に実施例で用いたマイクロ流体デバイスの構造を示す。支持基体１および３、ならびに流路が形成された流路基体２の材料には、熱伝導率が２０℃で１．４Ｗ／ｍ／Ｋ程度である合成石英基板を用いた。
【００２８】
支持基体１には、まずヒーター抵抗体６を形成した。ヒーター抵抗体６は、白金を厚さ１００ｎｍ程度スパッタリング法によって成膜し、フォトリソグラフィー法によって幅３００μｍ程度に形成した。続いて、ヒーター抵抗体６の電極配線を、チタン−金−チタンを連続的にスパッタリング法によって３００ｎｍ程度成膜後にフォトリソグラフィー法によってパターニングし、形成した。続いて、絶縁層４として酸化シリコンを１μｍ程度スパッタリング法によって成膜した。さらに絶縁層４上に、ヒーター抵抗体６と同様の方法で、白金のセンサー抵抗体７を形成し、続いてセンサー抵抗体７の電極配線を形成した。さらに、絶縁層４として酸化シリコンを１μｍ程度スパッタリング法によって成膜した。
【００２９】
流路基体３は、５０μｍ程度に研磨した合成石英基板に、サンドブラストによって幅２００μｍ程度の貫通口５を形成し作成した。
【００３０】
基体２には、支持基体１におけるセンサー抵抗体７の形成方法と同様に、スパッタリング法とフォトリソグラフィー法によって、厚さ１００ｎｍ幅３００μｍ程度のセンサー抵抗体８を形成し、絶縁層４を１μｍ程度形成した。基体１と基体２と及び基体２と基体３とを接着剤によって接合し、マイクロ流体デバイスを完成させた。
【００３１】
本実施例では、遺伝子の増幅反応であるポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ：ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  ｃｈａｉｎ  ｒｅａｃｔｉｏｎ）を実施した。ＰＣＲとは、ある特定領域のＤＮＡを増幅させる方法である。マイクロ流体装置でのＰＣＲ反応は、ＰＣＲ溶液をマイクロ流路デバイスの流路に導入し、流路内の流体に温度サイクルをかけることで実施される。ＰＣＲ溶液には、増幅対象ＤＮＡ、プライマー、ＤＮＡポリメラーゼ、バッファー溶液のような成分が含まれている。まず、反応液を９４℃程度に加熱し、２本鎖ＤＮＡを１本鎖に分かれさせる。次に、５０℃程度にまで急速冷却し、その１本鎖ＤＮＡにプライマーを結合させる、アニーリングを行う。最後に、７０℃まで加熱し、ＤＮＡポリメラーゼを反応させ、ＤＮＡを伸長させる。このサイクルを繰り返すことで、ＤＮＡは増幅し、一般にｎ回のサイクルで２ｎ倍に増幅すると言われている。
【００３２】
図１に示すマイクロ流体デバイスの、流体の流入口９および流出口１０に、インターフェース用のチューブを接続し、外部ポンプによりＰＣＲ反応溶液を流入および流出した。
【００３３】
本実施例で用いたマイクロ流体装置は、制御装置と演算装置によって構成されており、演算装置において流路内の温度分布を求め、制御装置において最適な温度分布となるヒーターの出力電圧を計算し出力した。
【００３４】
センサー抵抗体によって測定された抵抗値が演算装置に入力され、温度に変換された。演算装置には、センサー抵抗体の抵抗値と温度の関係を記憶させていた。センサー抵抗体の抵抗値と温度の関係は、適当な電圧をヒーターに印加し、そのときの温度をサーマル顕微鏡などにより測定し、抵抗体の抵抗値と対応をとることで事前に求めた。
【００３５】
演算装置には、センサー抵抗体７および８により求められたそれぞれの温度とマイクロ流体デバイスの温度分布との関係を、複数の熱伝達係数ごとに、データーベースとして記憶させていた。ここで熱伝達係数は、基体からマイクロ流体デバイス外部への熱伝達係数である。データーベースは、数値シミュレーションにより作成した。このデーターベースから、センサー抵抗体によって測定された温度が最も良く一致するマイクロ流体デバイスの温度分布を求め、流路内の流体の温度分布を求めた。演算装置で求められた流路内の温度分布が制御装置にわたされ、制御装置は、流路内の温度が目標の温度となるように、ＰＩＤ制御のような制御方法でヒーター抵抗体６に投入するパワーを調整し、ヒーターに印加する電圧を出力した。
【００３６】
図７は、本実施例における、図１のＣ−Ｃ断面で示す流路中央の厚み方向の温度ラインプロファイルを示す。熱伝達係数が変化する前後の温度分布を、変化前を（ａ）、変化後を（ｂ）のラインプロファイルで示す。また、熱伝達係数が変化した後に最適な制御を実行した後の温度分布を（ｃ）のラインプロファイルで示す。（ｄ）は設定温度±1℃の領域を示しており、（ｅ）は流路の位置を、（ｆ）はヒーターの位置を示している。本実施例で目的とするＰＣＲ反応を行うためには、流体の温度が設定温度に対して±１℃以内であることが必要な条件である。熱伝達係数が変化する前には、温度は±１℃以内であったが、熱伝達係数が変化すると、ヒーターの温度は変化していないにもかかわらず、温度分布が大きくなってしまった。しかし、温度分布を制御した後は、流路の温度が±１℃以内に制御された。
【００３７】
本実施例のマイクロ流体装置を用いて実施したＰＣＲ反応では、ＰＣＲ収率が、ほぼ期待された値に対して１００％に近い値であった。
【００３８】
［比較例］
比較例において用いたマイクロ流体デバイスについて説明する。図９に比較例で用いたマイクロ流体デバイスの構造を示す。比較例で示す、マイクロ流体デバイスは、実施例と同様な方法で形成されたが、図１に示すセンサー抵抗体８は形成されていない。
【００３９】
本比較例においてＰＣＲ反応が実施した。
【００４０】
本比較例で用いたマイクロ流体装置は、制御装置と演算装置によって構成されており、演算装置において流路内の温度分布を求め、制御装置において最適な温度分布となるヒーターの出力電圧を計算し出力した。
【００４１】
センサー抵抗体によって測定された抵抗値が演算装置に入力され、温度に変換された。演算装置には、センサー抵抗体の抵抗値と流路内の温度との関係を記憶させていた。センサー抵抗体の抵抗値と流路内の温度分布との関係は、適当な電圧をヒーターに印加し、そのときの流路内の温度をサーマル顕微鏡で測定し、抵抗体の抵抗値と対応をとることで事前に求めた。
【００４２】
演算装置で求めた流路内の温度分布を制御装置にわたし、制御装置は、流路内の温度が目標の温度となるように、ＰＩＤ制御によってヒーター抵抗体６に投入するパワーを調整し、ヒーターに印加する電圧を出力した。
【００４３】
図８は、本実施例における、図９のＣ−Ｃ断面で示す流路中央の厚み方向の温度ラインプロファイルを示す。熱伝達係数が変化する前後の温度分布を、変化前を（ａ）、変化後を（ｂ）のラインプロファイルで示す。（ｄ）は設定温度±1℃の領域を示しており、（ｅ）は流路の位置を、（ｆ）はヒーターの位置を示している。本実施例で目的とするＰＣＲ反応を行うためには、流体の温度が設定温度に対して±１℃以内であることが必要な条件である。熱伝達係数が変化する前には、温度は±１℃以内であったが、熱伝達係数が変化すると、ヒーターの温度は変化していないにもかかわらず、温度分布が大きくなってしまった。
【００４４】
本実施例のマイクロ流体装置を用いて実施したＰＣＲ反応では、ＰＣＲ収率が期待された値の５０％程度であった。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、加熱または冷却工程を伴う、化学合成、環境分析、臨床検体分析を実施するための、マイクロ流体デバイスに利用することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１、２  マイクロ流路基体
３  流路が形成された基体
４  絶縁層
５  流路
６  ヒーター
７、８、１４、１５  温度センサー
９  流入口
１０  流出口
１１  電極配線
１２  電極パッド
１３  ヒーター兼温度センサー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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