(57)【要約】  マイクロ流路デバイス（１）は、反応溶液が流れる流路（１００）と、反応溶液を流路（１００）に導入する導入部（１２０）と、導入部（１２０）を加熱する第１ヒータ部（１４０）とを有し、導入部（１２０）は、反応溶液を注入する注液部（２１）と、注液部（２１）から流入した反応溶液をためる液溜り部（１１）とを有する。反応溶液は、液溜り部（１１）から流路（１００）に流入する。注液部（２１）から注入された反応溶液が液溜り部（１１）全体に送液される過程において、液溜り部（１１）で反応溶液にかかる毛細管力が場所により異なる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応溶液が流れる流路と、
前記反応溶液を前記流路に導入する導入部と、
前記導入部を加熱する第１ヒータ部とを有し、
前記導入部は、前記反応溶液を注入する注液部と、前記注液部から流入した前記反応溶液をためる液溜り部とを有し、
前記反応溶液は、前記液溜り部から前記流路に流入し、
前記注液部から注入された前記反応溶液が前記液溜り部全体に送液される過程において、前記液溜り部で前記反応溶液にかかる毛細管力が場所により異なる
ことを特徴とするマイクロ流路デバイス。
【請求項２】
前記反応溶液を前記注液部に注ぐ注液方向からの平面視において、前記注液部の内壁と前記液溜り部の内壁とが重なる部分を有する
ことを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項３】
前記液溜り部には、前記注液部とは別に脱気部が設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項４】
前記脱気部は、前記液溜り部と前記流路との接続部に位置する
ことを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項５】
前記脱気部は、前記注液部と同じ方向に貫通している
ことを特徴とする請求項３又は４に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項６】
前記液溜り部と前記流路との接続部近傍における流路の上端および流路の下端の少なくとも一方は、前記接続部近傍における液溜り部の上端および液溜り部の下端のいずれとも接していない
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項７】
前記接続部近傍における前記流路の下端と、前記接続部近傍における前記液溜り部の下端とが接している
ことを特徴とする請求項６に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項８】
前記注液部は、前記反応溶液を前記注液部に注ぐ注液方向からの平面視において、液溜り部の中央部と前記接続部の間には位置していない
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項９】
前記注液部の内径のうちもっとも短い辺は３ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１０】
前記第１ヒータ部は、前記液溜り部の温度および前記流路の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１１】
前記第１ヒータ部とは別に、前記流路の温度を制御する第２ヒータ部を有する
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【請求項１２】
前記流路を有する流路部基板と、前記導入部を有する導入部基板とを有する
ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のマイクロ流路デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ流路デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ流路デバイスは、反応溶液が流れるマイクロ流路と、反応溶液を流路に注入する導入部とを有し、導入部から反応溶液を注入することで、反応溶液を反応させることができるデバイスである。マイクロ流路デバイスとしては、微小反応デバイスや集積型ＤＮＡデバイス、微小電気泳動デバイス等がある。【０００３】
例えば、特許文献１には、デバイスを複数の異なる温度領域に分割しておき、反応溶液が各温度領域を繰り返して通過するように蛇行した蛇行流路を設けた構成が開示されている。【０００４】
この構成により、標的核酸を含む反応溶液を蛇行流路内に進行させるだけで、反応溶液に所望の温度変化を高速に与えることができるので、高速に核酸増幅を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１８２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、反応溶液を導入部に注入する際に気泡を巻き込み、この気泡が意図せず導入部から反応溶液とともにマイクロ流路内に混入することがある。マイクロ流路内の反応溶液に気泡が存在すると、例えば反応溶液のマイクロ流路内での送液速度が遅くなり、反応溶液のマイクロ流路内での反応時間がばらつくという課題がある。【０００７】
本発明は、このような課題を解決するためにされたものであり、マイクロ流路に反応溶液を注入する際に気泡が巻き込まれることを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロ流路デバイスの一態様は、反応溶液が流れる流路と、前記反応溶液を前記流路に導入する導入部と、前記導入部を加熱する第１ヒータ部とを有し、前記導入部は、前記反応溶液を注入する注液部と、前記注液部から流入した前記反応溶液をためる液溜り部とを有し、前記反応溶液は、前記液溜り部から前記流路に流入し、前記注液部から注入された前記反応溶液が前記液溜り部全体に送液される過程において、前記液溜り部で前記反応溶液にかかる毛細管力が場所により異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マイクロ流路に反応溶液を注入する際に気泡が巻き込まれることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路デバイスの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路デバイスの分解斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路デバイスの平面図である。
【図４】図４は、図３のＸ−Ｘ’における本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１の変形例１に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。
【図６】図６（ａ）は、本発明の実施の形態２に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の６Ｂ−６Ｂ’における本発明の実施の形態２に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）の６Ｃ−６Ｃ’における本発明の実施の形態２に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。
【図７】図７（ａ）は、比較例１に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の平面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）の７Ｂ−７Ｂ’における比較例１に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。図７（ｃ）は、図７（ａ）の７Ｃ−７Ｃ’における比較例１に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。
【図８】図８（ａ）は、本発明の実施の形態２において反応溶液をマイクロ流路デバイスに導入した後の上面の顕微鏡写真である。図８（ｂ）は、比較例１において反応溶液をマイクロ流路デバイスに導入した後の上面の写真である。図８（ｃ）は、比較例２において反応溶液をマイクロ流路デバイスに導入した後の上面の顕微鏡写真である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態３に係るマイクロ流路デバイスの斜視図である。
【図１０】図１０は、図９のＹ−Ｙ’における本発明の実施の形態３に係るマイクロ流路デバイスの導入部付近の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、並びに、ステップ（工程）およびステップの順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１２】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００１３】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１に係るマイクロ流路デバイス１の構成について、図１〜図４を用いて説明する。
【００１４】
図１〜図３に示すように、本実施の形態に係るマイクロ流路デバイス１は、反応溶液が送液される流路１００を有するデバイスであって、反応溶液を流路１００に導入する導入部１２０と、反応溶液が送液される流路１００と、送液された反応溶液を排出するための排出部１３０と、反応溶液を加熱するための第１ヒータ部１４０とを備える。本実施の形態における流路１００は、１本で構成されており、蛇行流路部１１０を通るように設けられている。また、流路１００は、一方の端部が導入部１２０に繋がっており、他方の端部が排出部１３０に繋がっている。
【００１５】
本実施の形態では、マイクロ流路デバイス１を用いてＰＣＲ（ポリメラーゼ連鎖反応：Ｐｏｌｙｍｅｒａｓｅ  Ｃｈａｉｎ  Ｒｅａｃｔｉｏｎ）法を実施する場合について説明する。ＰＣＲ法は、ターゲットＤＮＡを温度サイクルにより増幅させる技術である。反応溶液には、ターゲットＤＮＡの他に、ＰＣＲプライマやポリメラーゼ酵素、バッファー等が含まれている。このような反応溶液に温度サイクルを付与することで、ターゲットＤＮＡを増幅することができる。増幅したＤＮＡの増幅量は、反応検出機構によって検出することができる。
【００１６】
マイクロ流路デバイス１は、具体的には、第１基板１０と、第２基板２０と、第１ヒータ部１４０とによって構成されている。また、第１ヒータ部１４０は、設定温度が異なる第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを備える。
【００１７】
本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１は、反応溶液中の標的核酸を流路１００中で増幅させることができる核酸増幅デバイスである。マイクロ流路デバイス１の外形は、例えば縦の長さが４０ｍｍで横の長さが２０ｍｍの略矩形状である。
【００１８】
以下、マイクロ流路デバイス１の各構成部材の詳細構成について、図１〜図４を用いて詳述する。
【００１９】
［第１基板］
図２に示すように、第１基板１０は、導入部１２０の一部を構成する液溜り部１１と、排出部１３０の一部を構成する凹部１２と、流路１００を構成する溝部１３とを備える。第１基板１０は、例えばシリコン基板である。
【００２０】
溝部１３（流路１００）は、液溜り部１１と凹部１２とをつなぐように形成されている。溝部１３（流路１００）には反応溶液が流れる。具体的には、液溜り部１１（導入部１２０）に反応溶液が導入されると、当該反応溶液は、凹部１２（排出部１３０）に向かって溝部１３（流路１００）内を進行する。
【００２１】
図３に示すように、流路１００の一部は、蛇行するように形成された蛇行流路部１１０を有し、第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを交互に繰り返して通過するように構成されている。
【００２２】
具体的に、蛇行流路部１１０における流路１００は、ライン状の流路を所定間隔毎に折り曲げながら連続的に往復するように形成されている。蛇行流路部１１０における流路１００の折り返し回数は、例えば２０〜７０サイクル程度である。一例として、１サイクルあたりの流路１００の長さは、３２ｍｍとすることができる。
【００２３】
なお、流路１００は、反応溶液を導入部１２０から蛇行流路部１１０に導くための流路である導入流路１００ａと、反応溶液を蛇行流路部１１０から排出部１３０まで導くための排出流路１００ｂとを有する。
【００２４】
導入流路１００ａの始端は、流路１００全体としての入り口であり、かつ、導入流路１００ａと液溜り部１１との接続部１５０でもある。接続部１５０は、液溜り部１１から流路１００に繋がる部分である。つまり、接続部１５０は、液溜り部１１と流路１００との接続箇所である。導入流路１００ａの終端は、蛇行流路部１１０における流路１００の入り口である。また、排出流路１００ｂの始端は、蛇行流路部１１０における流路１００の出口であり、排出流路１００ｂの終端は、流路１００全体としての出口である。
【００２５】
このように構成される流路１００の断面形状は、矩形に限らず、半円形又は逆三角形とすることができる。また、液溜り部１１および凹部１２は、例えば円形開口の凹部とすることができる。なお、液溜り部１１の形状の詳細については、後述する。第１基板１０は、シリコン基板に限らず、樹脂基板又はガラス基板等であってもよい。
【００２６】
［第２基板］
図１に示すように、第２基板２０は、第１基板１０を覆う蓋部であり、第１基板１０の上に配置される。第２基板２０は、例えば、透明樹脂基板又はガラス基板等である。
【００２７】
図２に示すように、第２基板２０には、導入部１２０の一部として、第２基板２０を貫通する注液部２１が設けられている。また、第２基板２０には、排出部１３０の一部として、第２基板２０を貫通する脱気部２２が設けられている。注液部２１は、例えば半円開口を有する脱気部である。脱気部２２は、例えば円形開口を有する脱気部である。なお、注液部２１の形状の詳細については、後述する。
【００２８】
第１基板１０上に第２基板２０を載置することによって溝部１３の開口部が塞がれて、導入部１２０と排出部１３０とを除く部分では全方位が密閉された流路１００が構成される。これにより、流路１００は、反応溶液の送液方向に垂直な断面における壁面全周が閉じられた構成となり、かつ、導入部１２０および排出部１３０においてのみ外部空間と繋がる構成となる。このように、流路１００を、反応溶液の送液方向に垂直な断面における壁面全周が閉じられた構成にすることによって、流路１００における毛細管力を増強させることができるとともに、送液中の反応溶液が揮発することを抑制することができる。
【００２９】
［ヒータ部］
図１〜図３に示すように、第１ヒータ部１４０は、少なくとも液溜り部１１に対応する位置に配置されており、液溜り部１１を加熱する。したがって、液溜り部１１に導入された反応溶液は、第１ヒータ部１４０によって所定の温度が付与される。
【００３０】
さらに、本実施の形態においては、第１ヒータ部１４０は、蛇行流路部１１０に配置されており、蛇行流路部１１０の流路１００に送液される反応溶液は、第１ヒータ部１４０によって所定の温度が付与される。
【００３１】
本実施の形態において、液溜り部１１および蛇行流路部１１０の一部には、第１ヒータ部１４０として、所定の温度に設定された第１ヒータブロック１４１が配置される。さらに、蛇行流路部１１０のうち第１ヒータブロック１４１が配置されてない部分の一部には、第２ヒータブロック１４２が配置されている。つまり、第１ヒータ部１４０は、液溜り部１１の温度を制御するとともに、流路１００の温度も制御している。蛇行流路部１１０には、第１ヒータ部１４０によって、所定の異なる温度に設定された２つの温度領域が形成される。
【００３２】
なお、第１ヒータブロック１４１および第２ヒータブロック１４２は、例えば直方体のアルミニウムやステンレス等の金属からなる金属ブロックを用いたヒータである。第１ヒータ部１４０としては、ヒータブロック以外に、ガラス基板上に金属薄膜を印刷等により形成した金属薄膜ヒータ等を用いることもできる。
【００３３】
本実施の形態では、第１ヒータブロック１４１の温度が第２ヒータブロック１４２の温度よりも高くなるように設定されている。第１ヒータブロック１４１の温度は、例えば９３℃〜９８℃であり、本実施の形態では、核酸増幅反応の変性反応温度である約９５℃としている。一方、第２ヒータブロック１４２の温度は、例えば５０℃〜７５℃であり、本実施の形態では、アニール・伸長温度である約６０℃としている。
【００３４】
図３に示すように、第１ヒータ部１４０は、温度制御部２１０に接続されている。これにより、第１ヒータブロック１４１および第２ヒータブロック１４２の各温度は、温度制御部２１０によって制御することができる。
【００３５】
第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２は所定の隙間をあけて並べられている。第１ヒータブロック１４１および第２ヒータブロック１４２の上には第１基板１０が配置されている。具体的には、液溜り部１１は、第１ヒータブロック１４１上に位置するとともに、さらに、蛇行流路部１１０内の流路１００が第１ヒータブロック１４１と第２ヒータブロック１４２とを跨ぐようにして第１基板１０が第１ヒータ部１４０に載置される。これにより、流路１００は、２つの温度領域を複数サイクルで往復するように構成される。
【００３６】
この構成により、導入部１２０から反応溶液を導入したときに、反応溶液は、蛇行流路部１１０における２つの温度領域を交互に繰り返して通過した後、排出部１３０に送液される。つまり、流路１００を流れる反応溶液に対してヒートサイクルを付与することができる。
【００３７】
さらに、本実施の形態では、第１ヒータ部１４０は、液溜り部１１および流路１００の温度制御ができるように構成されている。
【００３８】
以上、本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１によれば、流路１００の毛細管力運搬機構による毛細管力によって反応溶液を送液することができるので、シリンジポンプ等の外部ポンプを用いることなく反応溶液を流路内に進行させることができる。
【００３９】
［導入部］
図４に示すように、導入部１２０は、注液部２１から流入した反応溶液をためる液溜り部１１と、反応溶液を注入する注液部２１から構成されている。注液部２１から反応溶液を注入すると、反応溶液は、注液部２１から液溜り部１１全体に送液される。導入部１２０は、注液部２１ら注入された反応溶液が液溜り部１１全体に送液される過程において、液溜り部１１で反応溶液にかかる毛細管力Ｐｃが場所により異なるように構成されている。
【００４０】
ここで、毛細管力Ｐｃについて詳述する。毛細管力Ｐｃは、流路断面を構成する各辺における界面張力の足し合わせにより表現することができ、以下の（式１）で示すことができる。
【００４１】
【数１】
2017022155.tif 000003
【００４２】
（式１）において、σは溶液の表面張力、Ｓは流路断面積、αｎおよびθｎはそれぞれ、流路断面を構成する辺の長さおよび接触角である。また、流路断面積とは、反応溶液が進む方向に対して垂直方向における断面である。反応溶液が液溜り部１１全体に送液される過程においては、流路断面を構成する辺は必ずしも反応溶液と液溜り部１１内壁の界面だけで構成されているわけではない。例えば、流路断面を構成する辺の一部が反応溶液と空気の界面で構成されている場合もある。
【００４３】
毛細管力Ｐｃは、送液される反応溶液の液先端のみが関与するので、（式１）により表現され反応溶液の液先端における液溜り部１１の断面形状や温度により決定される。つまり、液溜り部１１の場所によって、断面形状と温度と反応溶液の接触角との少なくともいずれかが異なるように構成されている。
【００４４】
本実施の形態において、液溜り部１１は、流路１００を構成する溝部１３と接するように第１基板１０に形成されている。液溜り部１１の底面は図２に示すように円形状である。図４に示す矢印は、流路１００における反応溶液の送液方向を示す。送液方向に対して垂直な方向における液溜り部１１の断面積は、送液方向に対して垂直な流路１００の断面積よりも大きい。
【００４５】
また、本実施の形態において、接続部１５０近傍における流路１００の上端１５１は、接続部１５０近傍の液溜り部１１の上端１５３と接しているが、接続部１５０近傍における流路１００の下端１５２は、接続部１５０近傍における液溜り部１１の下端１５４には接していない。つまり、接続部１５０近傍において、流路１００の下端１５２と液溜り部１１の下端１５４とは面一になっていない。
【００４６】
なお、この構成に限るものではなく、接続部１５０近傍における流路１００の上端１５１および下端１５２の少なくとも一方が、接続部１５０近傍における液溜り部１１の上端１５３および液溜り部１１の下端１５４のいずれとも接していなければよい。例えば、接続部１５０近傍における流路１００の下端１５２は、接続部１５０近傍における液溜り部１１の下端１５４と接しているが、接続部１５０近傍における流路１００の上端１５１は、接続部１５０近傍の液溜り部１１の上端１５３には接していないような構成であってもよいし、上端同士及び下端同士の両方が接していなくてもよい。
【００４７】
本実施の形態において、注液部２１は、第２基板２０を貫通する略半円形状の孔として形成されている。第１基板１０上に第２基板２０を載置することにより、液溜り部１１の一部は第２基板２０により蓋をされ、液溜り部１２の残りの部分は注液部２１と接続されることによって、外部空間に繋がる構造となる。注液部内壁２１１と液溜り部内壁１１１とは、図４の液溜り部１１のうち流路１００とは反対側において重なっている。
【００４８】
本実施の形態において、注液部２１は、反応溶液を注液部２１に注ぐ注液方向からの平面視において、液溜り部１１の中央部１６と接続部１５０との間には位置しないように構成されている。
【００４９】
また、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺は、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺の長さの下限については、注液方法によって規定され、上記の数値に限らない。なお、本実施の形態において、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺は、図２における注液部２１の半径に相当する。
【００５０】
導入部１２０は、さらに第１ヒータ部１４０を有している。本実施の形態においては、第１ヒータ部１４０は、液溜り部１１および流路１００の温度制御ができるように構成されている。
【００５１】
導入部１２０において毛細管力Ｐｃの異なる部位を設けることによって、導入部１２０内に存在する気泡が、毛細管力Ｐｃが弱い部分や、毛細管力Ｐｃによる送液速度ｖが遅くなっている部分から気泡が抜けやすくなるため、流路１００内への気泡の混入を防ぐことができる。これにより、送液特性が安定する。
【００５２】
本実施の形態では、反応溶液を注液部２１に注ぐ注液方向からの平面視において、注液部２１の内壁と液溜り部１１の内壁とが重なる部分を有する。このように、注液部２１の内壁と液溜り部１１とが重なる部分を設けることによって毛細管力Ｐｃが弱い部分を生じさせることができる。これにより、反応溶液中の気泡が、注液部内壁２１１に伝わって導入部１２０の外に排出されるので、気泡除去効果が高まる。
【００５３】
さらに、注液部２１は、注液部２１に反応溶液を注ぐ注液方向からの平面視において、液溜り部１１の中央部１６と接続部１５０との間には位置しておらず、注液部２１と接続部１５０との間には一定の距離が存在する。これにより、液溜り部１１の中央部１６よりも接続部１５０に近い部分に注液部２１を形成する場合に比べて、流路１００内への空気の進入を防ぐことができる。
【００５４】
さらに、注液部２１の内径を３ｍｍ以下として注液部２１をより小さくすることにより、液溜り部１１内の反応溶液の蒸発を防ぐことができる。
【００５５】
本実施の形態において、接続部１５０近傍にある流路１００の下端１５２は、接続部１５０近傍にある液溜り部１１の上端１５３および液溜り部の下端１５４のいずれとも接していない構造であり、接続部１５０において送液方向に段差を有する。このように段差を設けることで、液溜り部１１内の気泡が段差に引っかかり、流路１００内に気泡が混入することを抑制することができる。
【００５６】
また、液溜り部１１内の反応溶液を第１ヒータ部１４０によって加熱することにより、液溜り部１１内に侵入した気泡を効率的に除去することができる。
【００５７】
（変形例）
以下、本発明の実施の形態１の変形例に係るマイクロ流路デバイスについて説明する。なお、以下に説明するマイクロ流路デバイスは、上記の実施の形態１におけるマイクロ流路デバイス１と同様の構造であり、各変形例において特徴となる構成のみを説明する。
【００５８】
（実施の形態１の変形例１）
図５に示すように、本変形例に係るマイクロ流路デバイス１Ａでは、液溜り部１１において、注液部２１とは別に脱気部２２Ａが設けられている。本変形例において、脱気部２２Ａは、液溜り部１１と流路１００との接続部１５０に位置している。脱気部２２Ａは、第２基板２０に形成された貫通孔であり、その貫通方向は、注液部２１の貫通方向と同じ方向である。つまり、脱気部２２Ａは、注液部２１と同じ方向に貫通している。
【００５９】
このように、液溜り部１１から流路１００に繋がる部分に気泡を除去する脱気部２２Ａを設けることにより、注液時や液溜り部１１の内部で発生した気泡を効率的に除去することができる。
【００６０】
さらに、気泡を除去する脱気部２２Ａを注液部２１とは別に設けることで、注液時に発生した気泡が、流路１００に反応溶液とともに流入することを防ぐことができる。また、脱気部２２Ａを貫通孔とすることで、大きな気泡が発生しても確実に除去することができる。
【００６１】
（実施の形態１の変形例２）
本変形例に係るマイクロ流路デバイス（図示せず）は、液溜り部１１の温度制御を行う第１ヒータ部１４０とは別に、流路１００の温度制御を行う第２ヒータ部を有している。注液時に発生する気泡の巻き込みを防ぐためには注液時のみ加熱すればよいが、本変形例のように、第１ヒータ部１４０とは別に第２ヒータ部を設けることにより、第１ヒータ部１４０によって注液時のみ液溜り部１１を加熱し、注液が終わった後は第１ヒータ部１４０の温度を下げることができる。また、流路１００に送液される反応溶液は第２ヒータ部で温度制御できる。これにより、気泡が流路１００に混入することを抑制しつつ、反応溶液の特性への影響を抑えることができる。
【００６２】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係るマイクロ流路デバイス１’の構成について図６を用いて説明する。
【００６３】
本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１’は、実施の形態１におけるマイクロ流路デバイス１の導入部１２０が、図６の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示される構造を有する構成となっている。
【００６４】
具体的には、マイクロ流路デバイス１’は、楕円形状の液溜り部１１を有している。液溜り部１１の中央部１６の上方には、液溜り部１１の長軸に垂直な長軸を有する楕円形の形状をした注液部２１が形成されている。注液部２１の内壁２１１と液溜り部１１の内壁１１１とは、反応溶液を注液部２１に注ぐ注液方向から平面視したときに、例えば、図６（ａ）のＰで示す部分において重なっている。また、反応溶液の注液開始時から送液完了時まで、液溜り部１１を７８℃に加熱する。
【００６５】
このような構成にすることにより、注液部２１から注液された反応溶液に対して、図６（ａ）に示される矢印方向にかかる毛細管力Ｐｃよりも、注液部２１の長軸方向にかかる毛細管力Ｐｃの方が弱くなる。このため、図６（ｂ）に示す矢印の方向に沿って流れる気泡は、液溜り部１１に残留しやすくなるものの、図６（ｃ）に示す矢印の方向に向かって液溜り部１１に存在する気泡が注液部２１を通って外部に排出される。さらに、導入部１２０に注がれた反応溶液は、注液部２１の内壁２１１を伝って流れる。そのため、注液部２１の内壁２１１と液溜り部１１の内壁１１１とが重なる部分（Ｐ）が存在することによって、気泡が抜ける部分を液溜り部１１の内壁１１１に沿って設けることとなり、気泡除去効果が高まる。
【００６６】
本実施の形態において、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺は、１．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であることが好ましい。このようなサイズにすることにより、液が注ぎやすくかつ、蒸発しにくい構成となる。ただし、注液部２１の内径のうちもっとも短い辺の長さの下限については、注液方法によって規定され、上記の数値には限らない。なお、本実施の形態における注液部２１の内径のうちもっとも短い辺とは、図６（ｂ）における注液部２１の楕円のうち短辺方向の幅に相当する。
【００６７】
（比較例１）
次に、比較例１について図７を用いて説明する。
【００６８】
比較例１におけるマイクロ流路デバイス１’Ａは、実施の形態２におけるマイクロ流路デバイス１’の導入部１２０が、図７の（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示される構造の導入部１２０’を有する構成となっている。
【００６９】
具体的には、導入部１２０’は、液溜り部１１’と注液部２１’から構成されている。液溜り部１１’は、楕円形状を有している。液溜り部１１’の中央部の上方には、円形でかつ液溜り部１１’よりも小さい注液部２１’が形成されている。反応溶液の注液開始時から送液完了時まで、液溜り部１１’を４３℃に加熱する。
【００７０】
このような構成にすると、注液部２１’から反応溶液を注入すると、液溜り部１１において反応溶液にかかる毛細管力Ｐｃは、等方向的に作用する。このとき、反応溶液中に気泡が巻き込まれていると、図７（ｂ）に示す矢印の方向に沿って気泡は液溜り部１１’に流入する。さらに、図７（ｃ）に示す矢印の方向に沿っても気泡が液溜り部１１’に流入する方向に力がかかるため、気泡が導入部１２０’において抜けにくい。
【００７１】
（比較例２）
次に、比較例２について説明する。
【００７２】
比較例２におけるマイクロ流路デバイスの構成は、実施の形態２におけるマイクロ流路デバイス１’の構成と同じである。ただし、比較例２においては、反応溶液の注液開始時から送液完了時まで、液溜り部１１を４３℃に加熱する。
【００７３】
（評価）
図８（ａ）に示すように、実施の形態２においては、反応溶液をマイクロ流路デバイスに注液後、反応溶液が流路１００中を送液されるときに、流路１００内に気泡が進入する気泡の巻き込み状態が発生していない。
【００７４】
一方、図８の（ｂ）および（ｃ）に示すように、比較例１および２のマイクロ流路デバイスにおいては、反応溶液を注液後、気泡の巻き込みの状態が発生していることがわかる。さらに、比較例２においては、極端に気泡の巻き込みが多くなってしまった結果、途中で送液が停止している。
【００７５】
さらに、実施の形態２のマイクロ流路デバイスと比較例１および比較例２のマイクロ流路デバイスに反応溶液を注液した後に気泡の巻き込みが発生する確率を測定した。気泡の巻き込みが発生する確率の測定方法としては、複数のマイクロ流路デバイスを作製した上で送液試験を行い、気泡の巻き込みが発生したマイクロ流路デバイスの数から発生率を求めた。なお、気泡の巻き込み発生の有無については、送液中および送液完了後に目視観察により観察を行った。また、実施の形態２のマイクロ流路デバイスと比較例１のマイクロ流路デバイスに反応溶液を注液した後、反応溶液が排出部１３０に達する前の送液時間を測定した。測定の結果を表１に示す。
【００７６】
【表１】
2017022155.tif 000004
【００７７】
表１から明らかなように、実施の形態２のマイクロ流路デバイスは、比較例１および比較例２のマイクロ流路デバイスよりも気泡の巻き込み発生率は低く、かつ、送液時間が短くなることが確認できた。なお、比較例２については、反応溶液が排出部１３０まで到達しなかったため、送液時間の測定を行うことができなかった。
【００７８】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３に係るマイクロ流路デバイス１’’の構成について図９、１０を用いて説明する。
【００７９】
図９に示すように、本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１’’における基板部５０は、流路１００を有する流路部基板３０と導入部１２０を有する導入部基板４０とを接合部１６０で接合することで形成されている。基板材料は、樹脂やガラス等が好ましい。
【００８０】
本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１’’の導入部基板４０は、導入部１２０と排出部１３０を有している。導入部１２０および排出部１３０は、接合部１６０において脱気部２２を有している。
【００８１】
本実施の形態におけるマイクロ流路デバイス１’’の流路部基板３０は、蛇行流路部１１０を通る１本の流路１００を有している。また、流路１００は、一方の端部が導入部１２０に、他方の端部が排出部１３０にそれぞれ接合部１６０を介して接合できるように構成されている。流路部基板３０と、導入部基板４０とで構成されている基板部５０は、第１ヒータ部１４０上に配置されている。
【００８２】
図１０に示すように、本実施の形態において、流路１００と導入部１２０との接合部１５５の近傍における流路１００の下端１５２と、流路１００と導入部１２０との接合部１５５の近傍における液溜り部１１の下端１５４とが接しており、かつ、流路１００と導入部１２０との接合部１５５の近傍における流路の上端１５１と、流路１００と導入部１２０との接合部１５５の近傍における液溜り部１１の上端１５３とは接していない。
【００８３】
このような構成にすることにより、流路１００と液溜り部１１は接合部１５５において段差を有することになる。この段差により、液溜り部１１内の気泡が段差に引っかかり、流路１００内に混入することを防ぐことができる。さらに、液溜り部の下端１５４と流路の下端１５２をつなぐことで、気泡がより少ない下方にある反応溶液がスムーズに液黙り部から流路１００に流入することで気泡が流路１００に混入することを防ぐことが可能となる。
【００８４】
（その他）
以上、本発明に係るマイクロ流路デバイスについて、実施の形態および変形例に基づいて説明したが、本発明は、上記実施の形態および変形例に限定されるものではない。
【００８５】
例えば、上記実施の形態および変形例では、流路１００は蛇行流路部１１０を有しているとしたが、これに限らない。たとえば、直線状の流路が基板に形成されていてもよい。
【００８６】
また、上記実施の形態および変形例では、マイクロ流路デバイスは導入部１２０を１つのみ有しているが、これに限らない。たとえば、複数の導入部を有していてもよい。この場合、流路は導入部から複数の分岐を有していてもよい。
【００８７】
また、上記実施の形態および変形例では、第１ヒータ部１４０および２ヒータ部は、ヒータブロックにより構成されていたが、ペルチェ素子等の他の温度制御部材を用いて温度設定してもよい。
【００８８】
その他、各実施の形態および変形例に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態における構成要素および機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１、１Ａ、１’、１’’  マイクロ流路デバイス
１００                流路
１１                  液溜り部
１１１                液溜り部内壁
１２０                導入部
１４０                第１ヒータ部
１５０                接続部
１５１                流路の上端
１５２                流路の下端
１５３                液溜り部の上端
１５４                液溜り部の下端
１６                  液溜り部の中央部
２１                  注液部
２１１                注液部内壁
２２、２２Ａ          脱気部
【図１】
2017022155.tif 000005
【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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【図１０】
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【国際調査報告】
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