(57)【要約】【課題】より簡単な構成をもって、マイクロデバイスに設けられた２つのチャンバー間で液体試料を往復させる技術を提供する。【解決手段】マイクロデバイス１は、第一チャンバー５と、第二チャンバー６と、両者を繋ぐ連結路７を有する。マイクロデバイス１は、さらに光応答性又は熱応答性のガス発生フィルム８を有する。ガス発生フィルム８から発生したガスを、第一チャンバー５と第二チャンバー６に供給し、ガスによる圧力によって、液体試料１０の一方のチャンバーから他方のチャンバーへの移送を繰り返し、チャンバー間で液体試料１０を往復させる。連結路７にはラプラス圧を利用した液体停止バルブ機構が働く細管２２が設けられており、連結路７を通過する液体試料１０は細管２２に流入しないが、ガスは細管２２を通じて系外部に逃げることができる。【選択図】図４
2015062857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのチャンバーの間で液体試料を往復させるマイクロデバイスであって、
少なくとも２つのチャンバーと、前記２つのチャンバーを連結する連結路と、前記連結路と系外部を連結する細管と、前記チャンバーと連結するマイクロポンプが設けられ、
前記マイクロポンプは、光応答性又は熱応答性のガス発生剤で構成されており、
前記ガス発生剤から発生したガスによる圧力を液体試料に付与することにより、前記連結路を通じて一方のチャンバーから他方のチャンバーに前記液体試料を移送可能であり、
前記ガスによる圧力を液体試料に付与して、前記連結路を通じて一方のチャンバーから他方のチャンバーに液体試料を移送する際に、前記細管への液体試料の流入が阻止され、かつ前記細管から前記ガスを逃がすものであることを特徴とするマイクロデバイス。
【請求項２】
前記２つのチャンバーは所定温度に維持されるものであり、一方のチャンバーの前記所定温度と他方のチャンバーの前記所定温度とが異なることを特徴とする請求項１に記載のマイクロデバイス。
【請求項３】
前記ガス発生剤は、各チャンバーごとに独立して設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロデバイス。
【請求項４】
前記ガス発生剤は、アゾ又はアジド系ガス発生剤であ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デバイス。
【請求項５】
前記ガス発生剤は、粘着性を有するバインダー樹脂に含有されてい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デバイス。
【請求項６】
前記ガス発生剤は、フィルム状又はテープ状であ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デバイス。
【請求項７】
核酸増幅反応に用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマイクロデバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のマイクロデバイスを用いて２つのチャンバー間で液体試料を往復させる試料の移送方法であって、
一方のチャンバーに収容された液体試料に前記ガス発生剤から発生したガスによる圧力を付与し、他方のチャンバーに前記液体試料を移送することを特徴とする試料の移送方法。
【請求項９】
一方のチャンバーを９３℃〜９７℃の所定温度に維持し、他方のチャンバーを５５℃〜７５℃の所定温度に維持することを特徴とする請求項８に記載の試料の移送方法。
【請求項１０】
前記液体試料は、昇温と降温を繰り返す核酸の増幅方法に用いられる反応液であることを特徴とする請求項９に記載の試料の移送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロデバイス、並びに、試料の移送方法に関する。本発明は、微量試料を用いた核酸増幅反応等に有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
微量の液体試料を取り扱うことができるマイクロデバイス（マイクロ流体デバイス）が知られている。例えば、手で容易に取り扱い得る大きさの基板（チップ）内に、液体試料等を搬送するためのマイクロ流路が形成され、必要に応じて、試料の導入部、試薬類の保持部、反応槽等が設けられたマイクロデバイスが知られている（例えば、特許文献１，２）。
【０００３】
マイクロデバイスを用いて液体試料を取り扱う場面において、マイクロデバイスに設けられた２つのチャンバー間で液体試料を往復させることがある。例えば、ポリメラーゼ・チェイン・リアクション（ＰＣＲ）法等の核酸増幅反応において、２つの反応槽（チャンバー）の間で反応液を往復させ、反応液の昇温と降温を繰り返すことが考えられる。
【０００４】
ＰＣＲ法による核酸増幅反応では、核酸を変性（解離）させる変性工程、核酸同士をアニーリングさせるアニーリング工程、及び核酸を伸長させる伸長工程を繰り返す。一般に、変性工程は９４℃〜９６℃程度の高温で行われ、一方、アニーリング工程と伸長工程は、これよりも低い温度、例えば５５℃〜７５℃程度で行われる。そして反応液の昇温と降温を繰り返すための方策として、異なる所定温度に維持された複数の領域を設定し、これらの領域間で反応液を移動又は往復させることが挙げられる。この方策によれば、１つの反応槽を昇温および降温させるよりも短時間で所望の温度に反応液をさらすことができ、核酸増幅に必要な時間を短縮できる。
【０００５】
例えば特許文献３には、ガラスキャピラリーからなる筒状の反応容器内に往復移動可能なピストンを設置し、当該ピストンを往復させることにより、反応容器内のＤＮＡ増幅用反応液を往復させるＤＮＡ増幅装置が開示されている。本装置では、反応液を３種の温度領域間で往復させることができる。また特許文献４には、マイクロ流体デバイスに形成されたジグザグ状の流路に反応液を一方向に流すことにより、異なる温度領域上を反応液が順次通過する構成が開示されている。
【０００６】
また核酸増幅反応以外でも、マイクロデバイスに設けられた２つのチャンバー間で、液体試料を往復させる場面があり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１３２８７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−２１５５３５号公報
【特許文献３】特開平７−３０３４６９号公報
【特許文献４】特開２００５−１９２５５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献３に記載の技術は、ピストンを用いて反応液を往復させるものであり、装置の構成が複雑である。また特許文献４に記載の技術においても、別途用意したマイクロシリンジポンプを用いて反応液を送液しており、簡単な構成とはいえない。
そこで本発明は、より簡単な構成をもって、マイクロデバイスに設けられた２つのチャンバー間で液体試料を往復させる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した課題を解決するための本発明の１つの様相は、２つのチャンバーの間で液体試料を往復させるマイクロデバイスであって、少なくとも２つのチャンバーと、前記２つのチャンバーを連結する連結路と、前記連結路と系外部を連結する細管と、前記チャンバーと連結するマイクロポンプが設けられ、前記マイクロポンプは、光応答性又は熱応答性のガス発生剤で構成されており、前記ガス発生剤から発生したガスによる圧力を液体試料に付与することにより、前記連結路を通じて一方のチャンバーから他方のチャンバーに前記液体試料を移送可能であり、前記ガスによる圧力を液体試料に付与して、前記連結路を通じて一方のチャンバーから他方のチャンバーに液体試料を移送する際に、前記細管への液体試料の流入が阻止され、かつ前記細管から前記ガスを逃がすものであることを特徴とするマイクロデバイスである。
【００１０】
本発明は２つのチャンバーの間で液体試料を往復させるマイクロデバイスに係るものである。本発明のマイクロデバイスは、光応答性又は熱応答性のガス発生剤から構成されるマイクロポンプを備えており、当該ガス発生剤から発生したガスの圧力を利用して液体試料を移送させることができる。そのため、ダイヤフラムポンプやシリンジポンプ等を用いる必要がなく、システム全体の小型化、ディスポーザブル化、及びメンテナンス性の向上を実現することができる。
【００１１】
さらに本発明のマイクロデバイスは、２つのチャンバー間を連結する連結路に、系外部に連結する細管が設けられている。そして、ガスによる圧力を液体試料に付与して、連結路を通じて一方のチャンバーから他方のチャンバーに液体試料を移送する際に、細管への液体試料の流入が阻止され、かつ細管から前記ガスを逃がす構成とされている。かかる構成により、ガスによる液体試料の移送をスムーズに行うことができる。
【００１２】
細管への液体試料の流入が阻止され、かつ細管からガスを逃がす構成は、例えば、ラプラス圧を利用した液体停止バルブ機構により実現することができる。当該機構は、例えば、特開２００８−６４７４８号公報、特開２００９−１２８０４９号公報、特開２００９−１６８４８７号公報に記載されている。
【００１３】
好ましくは、前記２つのチャンバーは所定温度に維持されるものであり、一方のチャンバーの前記所定温度と他方のチャンバーの前記所定温度とが異なる。
【００１４】
かかる構成により、２つの異なる温度に液体試料を交互に晒すことが可能となる。
【００１５】
好ましくは、前記ガス発生剤は、各チャンバーごとに独立して設けられている。
【００１６】
好ましくは、前記ガス発生剤は、アゾ又はアジド系ガス発生剤である。
【００１７】
好ましくは、前記ガス発生剤は、粘着性を有するバインダー樹脂に含有されている。
【００１８】
好ましくは、前記ガス発生剤は、フィルム状又はテープ状である。
【００１９】
好ましくは、核酸増幅反応に用いられる。
【００２０】
本発明の他の様相は、上記のマイクロデバイスを用いて２つのチャンバー間で液体試料を往復させる試料の移送方法であって、一方のチャンバーに収容された液体試料に前記ガス発生剤から発生したガスによる圧力を付与し、他方のチャンバーに前記液体試料を移送することを特徴とする試料の移送方法である。
【００２１】
本発明は、上記のマイクロデバイスを用いて２つのチャンバー間で液体試料を往復させる試料の移送方法に係るものである。本発明の試料の移送方法によれば、マイクロデバイスに設けられたガス発生剤から構成されるマイクロポンプを用いるので、システム全体の小型化、ディスポーザブル化、及びメンテナンス性の向上を実現することができる。
またマイクロデバイスに上記構成の細管が設けられているので、ガスによる液体試料の移送をスムーズに行うことができる。
【００２２】
好ましくは、一方のチャンバーを９３℃〜９７℃の所定温度に維持し、他方のチャンバーを５５℃〜７５℃の所定温度に維持する。
【００２３】
かかる構成により、ＰＣＲ法等による核酸増幅反応を行うことができる。
【００２４】
好ましくは、前記液体試料は、昇温と降温を繰り返す核酸の増幅方法に用いられる反応液である。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のマイクロデバイスは、光応答性又は熱応答性のガス発生剤から構成されるマイクロポンプを備えているので、システム全体の小型化、ディスポーザブル化、及びメンテナンス性の向上を実現することができる。さらに、液体試料の流入が阻止され、かつガスを逃がす細管が設けられているので、液体試料の移送をスムーズに行うことができる。
【００２６】
本発明の試料の移送方法についても同様であり、システム全体の小型化、ディスポーザブル化、及びメンテナンス性の向上を実現することができる。さらに、液体試料の移送をスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態に係るチャンバーの構成を模式的に表す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図２】チャンバーとガス発生フィルムの構成の一例を表す断面図である。
【図３】チャンバーとガス発生フィルムの構成の他の例を表す断面図である。
【図４】図１のチャンバー間で液体試料を往復させる方法を説明する説明図であり、（ａ）は液体試料が第一チャンバーに収容されている状態、（ｂ）は液体試料が第一チャンバーから第二チャンバーに移動している状態、（ｃ）は液体試料が第二チャンバーに収容されている状態、（ｄ）は液体試料が第二チャンバーから第一チャンバーに移動している状態、（ｅ）は液体試料が第一チャンバーに戻った状態を表す。
【図５】図４（ｂ）及び図４（ｄ）の細管近傍の様子を拡大した説明図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係るチャンバーの構成を模式的に表す平面図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係るチャンバーの構成を模式的に表す平面図である。
【図８】本発明の第一実施形態の変形例に係るチャンバーの構成を模式的に表す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、発明の理解を容易にするために、各図面において、各部材の大きさや厚みについては一部誇張して描かれており、実際の大きさや比率等とは必ずしも一致しないことがある。また本発明がこれらの実施形態に限定されないことは当然である。
【００２９】
図１に示す本発明の第一実施形態に係るマイクロデバイス１は、全体形状が板状であり、板状の基材２に保護部材３が積層された基本構造を有している。マイクロデバイス１には、第一チャンバー（チャンバー）５、第二チャンバー（チャンバー）６、連結路７、及び細管２２が形成されている。
平面視において、第一チャンバー５と第二チャンバー６は隣接しており、かつ連結路７によって両者が接続されている。
【００３０】
第一チャンバー５と第二チャンバー６は、いずれも液体試料が導入かつ収容される密閉可能な部屋である。第一チャンバー５と第二チャンバー６は、基材２に形成された凹部と保護部材３とで囲まれた空間で構成されている。第一チャンバー５と第二チャンバー６のサイズ及び形状は、実質的に同じである。第一チャンバー５と第二チャンバー６の容積は、数〜数百ｍｍ3（μＬ）程度である。
第一チャンバー５と第二チャンバー６は、いずれも外部のヒータによって加熱可能である。すなわち、外部のヒータを第一チャンバー５あるいは第二チャンバー６に接触させることにより、第一チャンバー５と第二チャンバー６を所定温度に維持することができる。
【００３１】
連結路７は、第一チャンバー５と第二チャンバー６とを連結する流路である。連結路７は、基材２に形成された直線状の溝と保護部材３とで囲まれた筒状の空間で構成されている。第一チャンバー５と第二チャンバー６とは、連結路７を介して連通している。マイクロデバイス１に導入された液体試料は、連結路７を介して第一チャンバー５と第二チャンバー６との間を往復可能である。
【００３２】
連結路７はいわゆるマイクロ流路で構成されている。マイクロ流路とは、流路を流れる液体に所謂マイクロ効果が発現する形状寸法に形成されている微細な流路をいう。具体的には、流路を流れる液体が、表面張力と毛細管現象との影響を強く受け、通常の寸法の流路を流れる液体とは異なる挙動を示す形状寸法に形成されている微細な流路である。マイクロ流路の内径は、一般に０．０２μｍ〜２ｍｍ程度である。
【００３３】
連結路７の壁面と液体試料との親和性を最適にすると、液体試料の移動がよりスムーズになる。連結路７の壁面と液体試料との親和性が低いと液体試料の移動が阻害されやすく、また、連結路７の壁面と液体試料との親和性が高いと低いと毛細管現象により、意図しない液体試料の移動が起こり好ましくない。例えば、液体試料が水溶液である場合、連結路７の壁面の接触角は気温２３℃において４０〜６０°が好ましい。
【００３４】
連結路７の途中には細管２２が設けられている。細管２２は、連結路７に直交する方向に分岐しており、連結路７と系外部を連結している。
【００３５】
細管２２は連結路７よりも細い。細管２２の流路面積は、連結路７を流れる液体試料がラプラス圧によって細管２２へ流入しない程度に形成されている。そのため細管２２により、ラプラス圧を利用した液体停止バルブ機構が働く構成となっている。すなわち、連結路７を通過する液体試料は細管２２に流入しないが、ガスは細管２２を通じて系外部に逃げることができる。
具体的には、細管２２の流路面積は、連結路７の流路面積の１／２以下であることが好ましい。また細管２２の流路面積は、連結路７の流路面積の１／１０以上であることが好ましい。さらに具体的には、連結路７は、横断面矩形状である場合、高さ及び幅が１００μｍオーダーであってもよい。一方、細管２２は、断面矩形状である場合、高さ及び幅が１〜５０μｍ程度であってもよく、５〜２５μｍ程度であることが特に好ましい。連結路７の高さは、細管２２の高さの１〜１０倍程度であってもよく、１〜５倍程度であることが好ましい。
また、流路の横断面積に対する該横断面の辺周の比率で比較した場合、細管２２の当該比率が、連結路７の当該比率の２倍〜１０倍であることが好ましい。
【００３６】
マイクロデバイス１は、さらにガス発生フィルム（ガス発生剤）８を有している。そして、ガス発生フィルム８から発生したガスが、第一チャンバー５と第二チャンバー６に供給可能な構成とされ、マイクロポンプが形成されている。ここでガス発生フィルム８は、光応答性又は熱応答性のガス発生剤で構成されている。そのため、ガス発生フィルム８に光や熱からなる外部刺激を与えることにより、ガスを発生させることができる。
【００３７】
ガス発生フィルム８から発生したガスを、第一チャンバー５や第二チャンバー６に供給可能な構成としては、例えば、図２、図３に示すものが挙げられる。なお図２、図３では第一チャンバー５のみを示しているが、第二チャンバー６についても全く同じ構成を採用することができる。
【００３８】
図２に示す構成では、ガス発生フィルム８が基材２の下側（裏面）に設けられている。また基材２の裏面にはガス供給口１２と、ガス供給口１２から第一チャンバー５に至るガス供給用流路１３が設けられている。そしてガス発生フィルム８は、ガス供給口１２全体を塞ぐように、基材２の裏面に貼付されている。すなわち、ガス発生フィルム８の一方の面が、ガス供給用流路１３の内部に向かって露出している。
第一チャンバー５にガスを供給する場合には、図２に示す状態で、例えば基材２の裏面側からガス発生フィルム８に向けて光源１６から光を照射する。または熱を与える。これによりガス発生フィルム８からガスが発生し、ガス供給口１２にガスが供給される。供給されたガスは、ガス供給用流路１３を通じて第一チャンバー５内に導入される。
なお、ガス供給用流路１３の途中に逆止弁等の逆流防止手段１５が設けられている。逆流防止手段１５により、第一チャンバー５からガス供給口１２に向かってガスや液体試料１０が逆流することが防止される。
【００３９】
一方、図３に示す構成では、ガス発生フィルム８が第一チャンバー５の上側に設けられている。詳細には、ガス発生フィルム８は基材２と保護部材３との間であって第一チャンバー５に対応する位置に設けられており、第一チャンバー５の天面を構成している。すなわちガス発生フィルム８の下面は、第一チャンバー５の内部に向かって露出している。そのため、ガス発生フィルム８に光や熱からなる外部刺激を与えることにより、ガスを発生させ、第一チャンバー５の内部にガスを供給することができる。なお、保護部材３を光透過性の材料で構成することにより、光源１６を用いてマイクロデバイス１の上側から光を照射して、光をガス発生フィルム８に到達させることができる。
【００４０】
本実施形態のマイクロデバイス１を用いて第一チャンバー５と第二チャンバー６との間で液体試料１０を往復させる手順について、図４（ａ）〜（ｅ）を参照しながら説明する。なお本実施形態では、第一チャンバー５と第二チャンバー６それぞれに、図２や図３に例示されるような、光応答性又は熱応答性のガス発生フィルム８を利用したガス供給機構（マイクロポンプ）が設けられている。図４（ａ）〜（ｅ）において、液体試料１０にはハッチングを付している。
【００４１】
まず液体試料１０を第一チャンバー５に導入する（図４（ａ））。
次に、第一チャンバー５に対応するガス発生フィルム８に光を照射し、ガスを発生させる。これにより、発生したガスが第一チャンバー５に供給され、液体試料１０にガスによる圧力が付与される。すると、液体試料１０が連結路７を通じて第二チャンバー６に向かって移動を開始する（図４（ｂ））。このとき、連結路７を流れる液体試料１０は細管２２には流入せず、ガスのみが細管２２から逃げる。そのため、液体試料１０はスムーズに移動することができる。さらに、移動の過程で液体試料１０の一部が失われることはない。この過程における細管２２の近傍の様子は図５に示すとおりであり、液体試料１０の気液界面が細管２２内に実質的に入り込まず、全ての液体試料１０が第二チャンバー６側へ移動する。
そして、液体試料１０が第二チャンバー６に移送される（図４（ｃ））。
【００４２】
次に、第二チャンバー６に対応するガス発生フィルム８に光を照射し、ガスを発生させる。これにより、発生したガスが第二チャンバー６に供給され、液体試料１０にガスによる圧力が付与される。すると、液体試料１０が連結路７を通じて第一チャンバー５に向かって移動を開始する（図４（ｄ））。このときも、連結路７を流れる液体試料１０は細管２２には流入せず、ガスのみが細管２２から逃げる。そのため、液体試料１０はスムーズに移動することができる。さらに、移動の過程で液体試料１０の一部が失われることはない（図５）。
そして、液体試料１０が第一チャンバー５に移送される（図４（ｅ））。すなわち第一チャンバー５に戻る。この液体試料１０の往復が１サイクルとなる。必要に応じて、このサイクルを繰り返せばよい。
【００４３】
図４（ａ）〜（ｅ）で示したサイクルを以下の条件で繰り返すことにより、ＰＣＲ法による核酸増幅反応を行うことができる。例えば、第一チャンバー５で変性工程を行い、第二チャンバー６でアニーリング工程と伸長工程を行うことができる（２ステップ法）。
【００４４】
まず事前準備として、核酸増幅反応に必要な成分（鋳型ＤＮＡ、プライマー、耐熱性ＤＮＡポリメラーゼ、基質等）を含む反応液を調製し、これを液体試料１０とする。一方、外部のヒータを用いて、第一チャンバー５を９３℃〜９７℃、好ましくは９４℃〜９６℃、第二チャンバー６を５５℃〜７５℃、好ましくは６６℃〜７０℃の各所定温度に維持しておく。
この状態で、図４（ａ）〜（ｅ）で示した液体試料１０の往復サイクルを繰り返す。これにより、液体試料１０の昇温と降温を繰り返すことができ、核酸が増幅される。
【００４５】
上記した実施形態は、第一チャンバー５と第二チャンバー６との間で液体試料１０を往復させるものである。次に説明する第二実施形態では、第三チャンバー２３をさらに設定している。そして、図６に示すように、第一チャンバー５と第二チャンバー６と第三チャンバー２３とが、この順番に連結路７ａ，７ｂを介して直列に連結されている。そして、第一チャンバー５と第二チャンバー６との間、並びに、第二チャンバー６と第三チャンバー２３との間で、液体試料が往復可能である。第一チャンバー５と第三チャンバー２３との間でも、第二チャンバー６を介して液体試料が往復可能といえる。
【００４６】
そして連結路７ａ，７ｂには、それぞれ上記構成の細管２２ａ，２２ｂが連結されている。すなわち、細管２２ａ，２２ｂによってラプラス圧を利用した液体停止バルブ機構が働く構成となっている。
【００４７】
第三チャンバー２３の構成は、第一チャンバー５や第二チャンバー６の構成と同じである。例えば第三チャンバー２３にも、図２，３に示すように、ガス発生フィルム８から発生したガスを供給可能である。すなわち、第一チャンバー５、第二チャンバー６、及び第三チャンバー２３に対して、マイクロポンプによるガスの供給が可能である。
また第一チャンバー５や第二チャンバー６と同様に、第三チャンバー２３も外部のヒータによって加熱可能である。すなわち、外部のヒータを第三チャンバー２３に接触させることにより、第三チャンバー２３を所定温度に維持することができる。
【００４８】
液体試料の移送についても、図４（ａ）〜（ｅ）と同様に行うことができる。すなわち、まず液体試料を第一チャンバー５に導入する。次に、第一チャンバー５にガス発生フィルムから発生したガスを供給し、液体試料を第二チャンバー６に移送する。このとき、図５に示したのと同様に、連結路７ａを流れる液体試料１０は細管２２ａには流入せず、ガスのみが細管２２ａから逃げる。次に、第二チャンバー６にガス発生フィルムから発生したガスを供給し、液体試料１０を第三チャンバー２３に移送する。このときも、図５で示したのと同様に、連結路７ｂを流れる液体試料は細管２２ｂには流入せず、ガスのみが細管２２ｂから逃げる。
【００４９】
続いて、第三チャンバー２３にガス発生フィルムから発生したガスを供給し、液体試料を第二チャンバー６に移送する。このときも、図５で示したのと同様に、連結路７ｂを流れる液体試料は細管２２ｂには流入せず、ガスのみが細管２２ｂから逃げる。次に、第二チャンバー６にガス発生フィルムから発生したガスを供給し、液体試料を第一チャンバー５に移送する。このときも、図５で示したのと同様に、連結路７ａを流れる液体試料は細管２２ａには流入せず、ガスのみが細管２２ａから逃げる。以上が１サイクルとなる。
なお、第二チャンバー６へガスを供給した場合における液体試料の移動方向は、連結路７ａ，７ｂに流路の開閉機構を設けることにより、所望する方向のみに限定することができる。
【００５０】
第一チャンバー５と第三チャンバー２３のみに、すなわち両端のチャンバーのみに、ガスを供給する構成としてもよい。この場合には、第一チャンバー５にガスを供給することにより、液体試料を第二チャンバー６及び第三チャンバー２３に移送することができる。同様に、第三チャンバー２３にガスを供給することにより、液体試料を第二チャンバー６及び第一チャンバー５に移送することができる。
【００５１】
本実施形態でＰＣＲ法等の核酸増幅反応を行う場合は、外部のヒータを用いて各チャンバーを所定温度に維持すればよい。例えば、第一チャンバー５を９４℃〜９６℃、第二チャンバー６を５５℃〜６５℃、第三チャンバー２３を６０℃〜７５℃の各所定温度に維持する。これにより、第一チャンバー５で変性工程、第二チャンバー６でアニーリング工程、第三チャンバー２３で伸長工程を行うことができる（３ステップ法）。
【００５２】
第二実施形態の変形例として、図７に示すような構成も可能である。図７に示す第三実施形態では、第一チャンバー５と第二チャンバー６と第三チャンバー２３とが、連結路７ａ，７ｂ，７ｃを介して環状に連結されている。そして一方向に液体試料を移動させる（循環させる）。例えば、液体試料を第一チャンバー５から第二チャンバー６へ、第二チャンバー６から第三チャンバー２３へ、さらに第三チャンバー２３から第一チャンバー５へと一方向に流す。
【００５３】
本実施形態では、連結路７ａ，７ｂ，７ｃに、それぞれ上記構成の細管２２ａ，２２ｂ，２２ｃが連結されている。すなわち、細管２２ａ，２２ｂ，２２ｃによってラプラス圧を利用した液体停止バルブ機構が働く構成となっている。
【００５４】
本実施形態では、液体試料が第一チャンバー５から第二チャンバー６へ移送され、さらに第三チャンバー２３を経由して第一チャンバーに戻ってくるから、液体試料が第一チャンバー５と第二チャンバー６との間を往復していると言える。同様に、液体試料は第二チャンバー６と第三チャンバー２３との間を往復しており、さらに、第一チャンバー５と第三チャンバー２３との間を往復していると言える。すなわち本実施形態では、液体試料の往きと戻りの流路が別々となっている。
【００５５】
なお第二実施形態と同様に、各チャンバーへガスを供給した場合における液体試料の移動方向は、連結路７ａ，７ｂ，７ｃに流路の開閉機構を設けることにより、所望する方向のみに限定することができる。
【００５６】
本実施形態においても、第二実施形態と同様に各チャンバーを所定温度に維持することにより、ＰＣＲ法による核酸増幅反応を行うことができる。
【００５７】
なお、上記した各チャンバー５，６，２３や連結路７，７ａ〜７ｃの形状を、角のないものとすることにより、液体試料１０の移動をよりスムーズにすることができる。例えば上記した第一実施形態の場合は、図８のような略Ｕ字型の形状であると、液体試料が第一チャンバー５や第二チャンバー６の角部分に残ることなく、スムーズに移動できる。
【００５８】
以下、各部材を構成する材料等について説明する。
基材２は、例えば、樹脂、セラミックス、ガラス等により構成することができる。基材２を構成する樹脂としては、例えば、有機シロキサン化合物、ポリメタクリレート樹脂、環状ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。有機シロキサン化合物の具体例としては、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリメチル水素シロキサンなどが挙げられる。
【００５９】
保護部材３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の光透過性の材料で構成されている。
【００６０】
ガス発生フィルム（ガス発生剤）８を構成する材料の例としては、アゾ化合物、アジド化合物、ポリオキシアルキレン樹脂、などが挙げられる。
アゾ化合物の具体例としては、例えば、２，２’−アゾビス（Ｎ−シクロヘキシル−２−メチルプロピオンアミド）、２，２’−アゾビス［Ｎ−（２−メチルプロピル）−２−メチルプロピオンアミド］等が挙げられる。
アジド化合物としては、例えば、スルフォニルアジド基またはアジドメチル基を有する化合物が挙げられる。アジドメチル基を有する化合物の具体例としては、例えば、グリシジルアジドポリマー等が挙げられる。
さらに、国際公開第２００９／１１３５６６号に記載されているような、光酸発生剤（スルホン酸オニウム塩、ベンジルスルホン酸エステル、ハロゲン化イソシアヌレート、ビスアリールスルホニルジアゾメタン等）と酸刺激ガス発生剤（炭酸塩及び／又は重炭酸塩等）の組み合わせ、光塩基発生剤（コバルトアミン系錯体、カルバミン酸ｏ−ニトロベンジル、オキシムエステル、カルバモイルオキシイミノ基含有化合物等）と塩基増殖剤（Ｆｌｕ３、Ｆｌｕ４等）の組み合わせ、等を、ガス発生剤を構成する材料として用いることができる。
【００６１】
前記ガス発生剤は、粘着性を有するバインダー樹脂と混合して用いることができる。好ましく用いられるバインダー樹脂の具体例としては、アクリル樹脂、グリシジルアジドポリマーなどが挙げられる。また、前記ガス発生剤は、光増感剤を含ませてもよい。好ましく用いられる光増感剤の具体例としては、ベンゾフェノン、ジエチルチオキサントン、アントラキノン、ベンゾイン、アクリジン誘導体などが挙げられる。
【００６２】
ガス発生フィルム８に光を照射するための光源の例としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる光源が挙げられる。光源の出力（ワット数）は、必要とするガス発生量や加熱時間に応じて適宜選択することができる。
【００６３】
上記した実施形態では、ＰＣＲ法による核酸増幅反応を一例として挙げたが、本発明はこれに限定されず、マイクロデバイスに設けられた２つのチャンバー間で液体試料を往復させる工程であれば、全て適用可能である。
【符号の説明】
【００６４】
１  マイクロデバイス
５  第一チャンバー（チャンバー）
６  第二チャンバー（チャンバー）
７，７ａ〜７ｃ  連結路
８  ガス発生フィルム（ガス発生剤）
１０  液体試料
２２，２２ａ〜２２ｃ  細管
２３  第三チャンバー（チャンバー）
【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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