(57)【要約】  本出願は、マイクロ流体チップを開示する。前記マイクロ流体チップは、チップ上層と、チップ下層と、封止層と、前記マイクロ流体チップに設けられた液滴生成領域、液滴貯蔵領域、液滴検出領域及び廃液収集領域とを備え、前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域の間は、いずれもチャネルによって連通され、前記液滴生成領域は連続相によってサンプル相から数万〜数百万の液滴を形成するために用いられ、前記液滴が前記液滴貯蔵領域に入ってＰＣＲ反応した後、前記液滴検出領域はＰＣＲ反応後の液滴を光学的に検出するために用いられ、前記廃液収集領域は検出後の前記液滴と連続相を収集及び貯蔵するために用いられる。【選択図】図１
2022502680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流体チップであって、
チップ上層と、
チップ下層と、
封止層と、
液滴生成領域、液滴貯蔵領域、液滴検出領域及び廃液収集領域とを備え、
前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域の間は、いずれもチャネルによって連通され、
前記液滴生成領域は連続相によってサンプル相から数万〜数百万の液滴を形成するために用いられ、
前記液滴が前記液滴貯蔵領域に入ってＰＣＲ反応した後、前記液滴検出領域はＰＣＲ反応後の前記液滴を光学的に検出するために用いられ、
前記廃液収集領域は検出後の前記液滴と連続相を収集及び貯蔵するために用いられることを特徴とするマイクロ流体チップ。
【請求項２】
前記チップ上層には、前記チップ上層の上下面を貫通するサンプル注入孔、生成連続相注入孔、検出連続相注入孔、及び廃液排出孔が設けられ、
前記チップ上層の上面には、前記サンプル注入孔と連通するサンプルセル、前記生成連続相注入孔と連通する生成連続相セル、前記検出連続相注入孔と連通する検出連続相セル、及び前記廃液排出孔と連通する廃液セルが設けられ、
前記チップ下層には、前記チップ下層の上下面を貫通する液滴移送孔及び液滴排出孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項３】
前記チップ上層の下面は前記チップ下層の上面に貼り合わされ、
前記チップ下層の下面は前記封止層の上面に貼り合わされ、
前記液滴貯蔵領域は前記チップ下層の下面に設けられ、
前記液滴生成領域は前記チップ上層の下面、前記チップ下層の上面、及び前記チップ下層の下面のうちのいずれかの面に設けられ、
前記液滴検出領域及び前記廃液収集領域は前記チップ上層の下面又は前記チップ下層の上面に設けられることを特徴とする請求項２に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項４】
前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域の複数の独立したグループを並べて有し、それらのグループは複数のサンプルにそれぞれ対応し、
各グループの前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域は、前記サンプルのフルプロセス処理経路を形成し、
前記マイクロ流体チップは、複数の前記サンプルに対して液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液収集を互いに独立して実行することができることを特徴とする請求項３に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項５】
前記液滴生成領域は、生成連続相入口、前記生成連続相入口と連通する生成連続相チャネル、サンプル入口、及び前記サンプル入口と連通するサンプル相チャネルを含み、
前記生成連続相入口は前記生成連続相注入孔に連通され、
前記サンプル入口は前記サンプル注入孔に連通され、
前記サンプル相チャネルには少なくとも１つのサンプル相分岐チャネルが接続され、
各前記サンプル相分岐チャネルはベルマウスを介して前記生成連続相チャネルに接続され、
前記液滴は、前記ベルマウスで生成され、前記生成連続相チャネルに入り、生成連続相によって前記液滴生成領域の末端に押し出されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項６】
前記マイクロ流体チップの厚さ方向において、前記生成連続相チャネルの深さは前記ベルマウスの深さの５倍以上であり、前記ベルマウスは前記サンプル相分岐チャネルと同じ深さであることを特徴とする請求項５に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項７】
前記液滴貯蔵領域は液滴貯蔵タンクを含み、前記液滴貯蔵タンクには前記液滴移送孔及び前記液滴検出領域に連通する前記液滴排出孔が貫通され、前記液滴貯蔵タンクはドーム面と内壁を含み、前記ドーム面はドーム設計され、前記ドームの上部は前記液滴排出孔と連通され、前記内壁の底部は前記液滴移送孔と連通されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項８】
前記液滴検出領域は、検出連続相入口、該検出連続相入口と連通する検出連続相チャネル、液滴入口、該液滴入口と連通する液滴チャネル、及び検出チャネルを含み、
前記検出連続相入口は前記検出連続相注入孔に連通され、
前記液滴入口は前記液滴排出孔に連通され、
前記廃液収集領域は前記検出チャネルに対応する廃液チャネル、及び該廃液チャネルと連通する廃液出口を含み、
前記検出連続相チャネルは前記検出連続相入口と前記検出チャネルに接続され、
前記液滴チャネルは前記液滴入口と前記検出チャネルに接続され、
前記検出連続相チャネルは前記液滴チャネル及び前記検出チャネルと同じ点で交差し、
前記検出チャネルは前記廃液チャネルに連通されることを特徴とする請求項４に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項９】
前記液滴生成領域が前記チップ上層の下面又は前記チップ下層の上面に設けられている場合、前記チップ下層には前記液滴移送孔と連通する液滴移送チャネルが設けられ、前記液滴移送チャネルは前記液滴移送孔と前記液滴貯蔵タンクを連通させることを特徴とする請求項２、５、６、及び７のいずれか一項に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項１０】
前記液滴生成領域が前記チップ下層の下面に設けられている場合、前記液滴生成領域の末端は前記液滴貯蔵領域に直接連通され、前記チップ下層には前記サンプル入口と連通するサンプル注入孔及び前記生成連続相入口と連通する生成連続相注入孔が設けられ、
前記サンプル注入孔と前記生成連続相注入孔は前記チップ下層の上下面を貫通し、前記チップ上層のサンプル注入孔及び前記生成連続相注入孔とそれぞれ連通されることを特徴とする請求項２、５、６、及び７のいずれか一項に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項１１】
前記サンプル入口と前記サンプル相チャネルとの間、前記生成連続相入口と前記生成連続相チャネルとの間、及び前記検出連続相入口と前記検出連続相チャネルとの間には、いずれもフィルタリング領域が設けられていることを特徴とする請求項５又は８に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項１２】
前記封止層は、前記チップ下層の下面を封止し、前記液滴貯蔵領域に熱を伝達するように機能することを特徴とする請求項１に記載のマイクロ流体チップ。
【請求項１３】
前記液滴貯蔵領域は、シールリングとＰＣＲチューブを含み、
前記封止層の下面にはＰＣＲチューブ実装溝が設けられ、
前記ＰＣＲチューブ実装溝はドーム面、封止面、内壁、及び前記ドーム面の範囲内に設けられた前記封止層を貫通する液滴進入孔と液滴排出孔を含み、
前記液滴移送チャネルは、一端が前記液滴移送孔に接続され、他端が前記液滴進入孔と連通され、
前記液滴排出孔は前記チップ下層の液滴排出孔に連通され、
前記シールリングと前記ＰＣＲチューブは前記ＰＣＲチューブ実装溝の内壁間に実装され、
前記封止面と前記ＰＣＲチューブとの間は前記シールリングによって封止されることを特徴とする請求項１又は９に記載のマイクロ流体チップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、デジタルＰＣＲ技術分野に関し、特に、マイクロ流体チップに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の微小液滴デジタルＰＣＲ技術手段は液滴生成を採用しており、ＰＣＲ反応と液滴検出は異なる機器でそれぞれ実行される。この技術手段は、煩雑な操作ステップや、非閉鎖サンプルを引き起こすため、臨床診断分析の要件に合致しない。また、異なる機器間でサンプル又はチップを手動で移行する必要があるため、全体的な操作時間とコストが増加し、当該技術の普及と適用が制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本出願は、液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液処理等のフルプロセス処理を実現するためのマイクロ流体チップを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本出願に係るマイクロ流体チップは、チップ上層と、チップ下層と、封止層と、液滴生成領域、液滴貯蔵領域、液滴検出領域及び廃液収集領域とを備え、前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域の間は、いずれもチャネルによって連通され、
前記液滴生成領域は、連続相によってサンプル相から数万〜数百万の液滴を形成するために用いられ、前記液滴が前記液滴貯蔵領域に入ってＰＣＲ反応した後、前記液滴検出領域はＰＣＲ反応後の液滴を光学的に検出するために用いられ、前記廃液収集領域は検出後の前記液滴と連続相を収集及び貯蔵するために用いられる。
【０００５】
また、前記チップ上層には、該チップ上層の上下面を貫通するサンプル注入孔、生成連続相注入孔、検出連続相注入孔、及び廃液排出孔が設けられ、前記チップ上層の上面には、前記サンプル注入孔と連通するサンプルセル、前記生成連続相注入孔と連通する生成連続相セル、前記検出連続相注入孔と連通する検出連続相セル、及び前記廃液排出孔と連通する廃液セルが設けられ、前記チップ下層には、該チップ下層の上下面を貫通する液滴移送孔及び液滴排出孔が設けられている。
【０００６】
また、前記チップ上層の下面は前記チップ下層の上面に貼り合わされ、前記チップ下層の下面は前記封止層の上面に貼り合わされ、
前記液滴貯蔵領域は前記チップ下層の下面に設けられ、前記液滴生成領域は前記チップ上層の下面、前記チップ下層の上面、及び前記チップ下層の下面のうちのいずれかの面に設けられ、前記液滴検出領域及び前記廃液収集領域は前記チップ上層の下面又は前記チップ下層の上面に設けられる。
【０００７】
また、前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域の複数の独立したグループを並べて有し、それらのグループは複数のサンプルにそれぞれ対応し、各グループの前記液滴生成領域、前記液滴貯蔵領域、前記液滴検出領域、及び前記廃液収集領域は、サンプルのフルプロセス処理経路を形成し、前記マイクロ流体チップは、複数の前記サンプルに対して液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液収集を互いに独立して実行することができる。
【０００８】
また、前記液滴生成領域は、生成連続相入口、前記生成連続相入口と連通する生成連続相チャネル、サンプル入口、及び前記サンプル入口と連通するサンプル相チャネルを含み、前記生成連続相入口は前記生成連続相注入孔に連通され、前記サンプル入口は前記サンプル注入孔に連通され、前記サンプル相チャネルには少なくとも１つのサンプル相分岐チャネルが接続され、各前記サンプル相分岐チャネルはベルマウスを介して前記生成連続相チャネルに接続され、
前記液滴は、前記ベルマウスで生成され、前記生成連続相チャネルに入り、前記生成連続相によって前記液滴生成領域の末端に押し出される。
【０００９】
また、前記マイクロ流体チップの厚さ方向において、前記生成連続相チャネルの深さは前記ベルマウスの深さの５倍以上であり、前記ベルマウスは前記サンプル相分岐チャネルと同じ深さである。
【００１０】
また、前記液滴貯蔵領域は、液滴貯蔵タンクを含み、前記液滴貯蔵タンクには、前記液滴移送孔及び前記液滴検出領域に連通する前記液滴排出孔が貫通され、前記液滴貯蔵タンクは、ドーム面と内壁を含み、前記ドーム面はドーム設計され、ドームの上部は前記液滴排出孔と連通され、前記内壁の底部は前記液滴移送孔と連通される。
【００１１】
また、前記液滴検出領域は、検出連続相入口、前記検出連続相入口と連通する検出連続相チャネル、液滴入口、前記液滴入口と連通する液滴チャネル、及び検出チャネルを含み、前記検出連続相入口は、前記検出連続相注入孔に連通され、前記液滴入口は前記液滴排出孔に連通され、前記廃液収集領域は前記検出チャネルに対応する廃液チャネル及び前記廃液チャネルと連通する廃液出口を含み、
前記検出連続相チャネルは、前記検出連続相入口と前記検出チャネルに接続され、前記液滴チャネルは、前記液滴入口と前記検出チャネルに接続され、前記検出連続相チャネルは、前記液滴チャネル及び前記検出チャネルと同じ点で交差し、前記検出チャネルは、前記廃液チャネルに連通される。
【００１２】
また、前記液滴生成領域が前記チップ上層の下面又は前記チップ下層の上面に設けられている場合、前記チップ下層には前記液滴移送孔と連通する液滴移送チャネルが設けられ、前記液滴移送チャネルは前記液滴移送孔と液滴貯蔵タンクを連通させる。
【００１３】
前記液滴生成領域が前記チップ下層の下面に設けられている場合、前記液滴生成領域の末端は前記液滴貯蔵領域に直接連通されると共に、前記チップ下層には前記サンプル入口と連通するサンプル注入孔及び前記生成連続相入口と連通する生成連続相注入孔が設けられ、
前記サンプル注入孔と前記生成連続相注入孔は、前記チップ下層の上下面を貫通し、前記チップ上層のサンプル注入孔及び前記生成連続相注入孔とそれぞれ連通される。
【００１４】
また、前記サンプル入口と前記サンプル相チャネルとの間、前記生成連続相入口と前記生成連続相チャネルとの間、及び前記検出連続相入口と前記検出連続相チャネルとの間には、いずれもフィルタリング領域が設けられている。
【００１５】
また、前記封止層は、前記チップ下層の下面を封止し、前記液滴貯蔵領域に熱を伝達するように機能する。
【００１６】
また、前記液滴貯蔵領域は、シールリングとＰＣＲチューブを含む。前記封止層の下面にはＰＣＲチューブ実装溝が設けられ、前記ＰＣＲチューブ実装溝はドーム面、封止面、内壁、及び前記ドーム面の範囲内に設けられた前記封止層を貫通する液滴進入孔と液滴排出孔を含む。前記液滴移送チャネルは、一端が前記液滴移送孔に接続され、他端が前記液滴進入孔と連通され、前記液滴排出孔は前記チップ下層の液滴排出孔に連通される。前記シールリングと前記ＰＣＲチューブは前記ＰＣＲチューブ実装溝の内壁間に実装され、前記封止面と前記ＰＣＲチューブとの間は前記シールリングによって封止される。
【発明の効果】
【００１７】
本出願は、液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液処理等のフルプロセス処理を実現するためのマイクロ流体チップを提供する。このプロセスはサンプルを手動で移送する必要がなく、サンプル同士は独立してシールされるため、サンプルの注入から実験結果を得るまでの自動プロセスを実現し、マイクロ流体チップを高度に統合することができ、各領域での液滴の自律的移送により操作プロセスを簡略化し、操作の難しさを軽減し、稼働率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
以下、本願発明の技術的手段をより明確に説明するために、実施形態の説明に必要な図面を簡単に説明する。当然ながら、下記の説明における図面は本願発明のいくつかの実施形態に過ぎず、当業者であれば、創造的な労働を果たさない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
【図１】本出願に係るマイクロ流体チップの第１実施例の模式図である。
【図２】図１に示すマイクロ流体チップの平面模式図である。
【図３】図１に示すマイクロ流体チップの単一のサンプルのフルプロセス処理経路の断面模式図である。
【図４】図１に示すマイクロ流体チップのチップ上層の下面の模式図である。
【図５】図１に示すマイクロ流体チップの液滴生成領域の部分拡大模式図である。
【図６】図１に示すマイクロ流体チップのチップ下層の模式図である。
【図７】図１に示すマイクロ流体チップのチップ下層の部分拡大模式図及び断面模式図である。
【図８】図１に示すマイクロ流体チップの液滴検出領域の部分拡大模式図である。
【図９】本出願に係るマイクロ流体チップの第２実施例の単一のサンプルのフルプロセス処理経路の模式図である。
【図１０】図９に示すマイクロ流体チップの第２実施例のチップ下層の模式図である。
【図１１】図９に示すマイクロ流体チップの第２実施例の封止層の模式図である。
【図１２】図９に示すマイクロ流体チップの第２実施例のシールリングの模式図である。
【図１３】本出願に係るマイクロ流体チップの第３実施例のチップ下層の模式図である。
【図１４】本出願に係るマイクロ流体チップの第４実施例のチップ下層の模式図である。
【図１５】図１４に示すマイクロ流体チップの第４実施例の液滴生成領域の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本願の実施例の添付図面を参照しながら、本願の実施例の技術的手段を明確かつ完全に説明する。当然のことながら、ここで説明する実施例は本願の実施例の全てではなく一部に過ぎない。当業者が創造的な作業なしに本願の実施例に基づいて得られる全ての他の実施例は、本願の保護範囲に含まれるべきである。
【００２０】
図１乃至図８を参照すると、内部構造がはっきりと見えるように、透視図で示している。本出願は、液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液収集のフルプロセス処理を実現するためのマイクロ流体チップを提供する。その中、液滴生成は液滴生成領域６０で完了され、液滴貯蔵、温度制御及びＰＣＲ反応は液滴貯蔵領域７０で完了され、液滴検出は液滴検出領域８０で完了され、廃液収集は廃液収集領域９０で完了される。前記マイクロ流体チップは、チップ上層１０と、チップ下層２０と、封止層３０と、液滴生成領域６０、液滴貯蔵領域７０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０とを備え、前記液滴生成領域６０、液滴貯蔵領域７０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０の間は、いずれもチャネルによって連通される。
【００２１】
前記液滴生成領域６０は、連続相によってサンプル相から数万〜数百万の液滴を形成するために用いられ、前記液滴が前記液滴貯蔵領域７０に入ってＰＣＲ反応した後、前記液滴検出領域８０はＰＣＲ反応後の液滴を光学的に検出するために用いられ、前記廃液収集領域９０は検出後の前記液滴と連続相を収集及び貯蔵するために用いられる。
【００２２】
本実施例のマイクロ流体チップは、液滴生成領域６０、液滴貯蔵領域７０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０の複数の独立したグループを並べて有し、それらのグループは複数のサンプルにそれぞれ対応し、各グループの液滴生成領域６０、液滴貯蔵領域７０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０は、サンプルのフルプロセス処理経路を形成し、前記マイクロ流体チップは、複数のサンプルに対して液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液収集を互いに独立して実行することができる。以下の説明では、主に単一のサンプルのフルプロセス処理経路を解釈し、各サンプルのフルプロセス処理経路の構造原理が同じであることは明示的である。
【００２３】
本実施例において、前記チップ上層１０は上面１１と下面１２を含み、前記チップ下層２０は上面２１と下面２２を含み、前記封止層３０は上面３１と下面３２を含み、前記チップ上層１０の下面１２は前記チップ下層２０の上面２１に貼り合わされ、前記チップ下層２０の下面２２は前記封止層３０の上面３１に貼り合わされる。貼り合わせは、接着、溶接、結合等の方法を採用して、しっかりと密着するように貼り合わせる。
【００２４】
前記液滴貯蔵領域７０は前記チップ下層２０の下面２２に設けられ、前記液滴生成領域６０は前記チップ上層１０の下面１２、チップ下層２０の上面２１、及びチップ下層２０の下面２２のいずれかの面に設けられ、前記液滴検出領域８０と廃液収集領域９０は前記チップ上層１０の下面１２又はチップ下層２０の上面２１に設けられる。
【００２５】
図４及び図７に示すように、本出願のマイクロ流体チップの第１実施例において、前記液滴生成領域６０は前記チップ上層１０の下面１２の一端近くに設けられる。前記液滴検出領域８０と廃液収集領域９０は前記チップ上層１０の下面１２の前記液滴生成領域６０から離れた一端に設けられ、前記液滴貯蔵領域７０は前記チップ下層２０の下面２２に設けられる。
【００２６】
図１及び図３に示すように、前記チップ上層１０には該チップ上層１０の上下面を貫通するサンプル注入孔１３、生成連続相注入孔１４、検出連続相注入孔１５、及び廃液排出孔１６が設けられている。前記チップ上層１０の上面１１には、前記サンプル注入孔１３と連通するサンプルセル１３１、前記生成連続相注入孔１４と連通する生成連続相セル１４１、前記検出連続相注入孔１５と連通する検出連続相セル１５１、及び前記廃液排出孔１６と連通する廃液セル１６１が設けられ、前記チップ下層２０には、前記チップ下層２０の上下面を貫通する液滴移送孔２３、液滴排出孔２４、及び前記液滴移送孔２３と連通する液滴移送チャネル２３１が設けられている。
【００２７】
図４乃至図６に示すように、前記液滴生成領域６０は、生成連続相入口６４、前記生成連続相入口６４と連通する生成連続相チャネル６６、サンプル入口６１、及び前記サンプル入口６１と連通するサンプル相チャネル６３を含み、前記生成連続相入口６４は前記生成連続相注入孔１４に連通され、前記サンプル入口６１は前記サンプル注入孔１３に連通され、前記サンプル相チャネル６３には少なくとも１つのサンプル相分岐チャネル６３１が接続され、各前記サンプル相分岐チャネル６３１はベルマウス６３２を介して前記生成連続相チャネル６６に接続され、前記液滴は前記ベルマウス６３２で生成されて前記生成連続相チャネル６６に入り、前記生成連続相によって前記液滴生成領域６０の末端６６１に押し出される。
【００２８】
前記マイクロ流体チップの厚さ方向において、前記生成連続相チャネル６６の深さはベルマウス６３２の深さの２倍以上であり、前記ベルマウス６３２は前記サンプル相分岐チャネル６３１と同じ深さである。
【００２９】
本実施例では、液滴生成領域６０が８つであることを例として説明するが、前記サンプル入口６１、サンプル相チャネル６３、生成連続相入口６４、生成連続相チャネル６６も全て８つである。前記サンプル入口６１、サンプル相チャネル６３、生成連続相入口６４、及び生成連続相チャネル６６は、いずれも前記チップ上層１０の下面１２に凹設され、チップ下層２０によってパッケージされる。８つのサンプル入口６１は一列に配列され、８つの生成連続相入口６４は一列に配列されると共に、前記サンプル入口６１の列と並列に配置される。前記サンプル入口６１は、上記の生成連続相入口６４よりも前記液滴検出領域８０から離れた側に位置している。
【００３０】
前記サンプル入口６１とサンプル相チャネル６３との間、及び前記生成連続相入口６４と生成連続相チャネル６６との間には、いずれもフィルタリング領域が設けられている。具体的に、前記サンプル入口６１とサンプル相チャネル６３との間にはサンプルフィルタリング領域６２が設けられ、前記サンプルフィルタリング領域６２は、前記サンプル入口６１側に位置する前記サンプル入口６１と連通するチャンバーと、チャンバー内にアレイ配列された複数のマイクロピラー６２１とを含む。前記生成連続相入口６４と生成連続相チャネル６６との間には生成連続相フィルタリング領域６５が設けられ、前記生成連続相フィルタリング領域６５は、前記生成連続相入口６４側に位置する前記生成連続相入口６４と連通するチャンバーと、チャンバー内にアレイ配列された複数のマイクロピラー６５１とを含む。前記複数のマイクロピラー６２１及びマイクロピラー６５１間の距離は１０〜１００μｍであり、不純物を遮断するように機能する。
【００３１】
図５に示すように、生成連続相は前記生成連続相入口６４から入り、前記生成連続相フィルタリング領域６５を通過した後、前記生成連続相チャネル６６に入ってそれを満たす。前記サンプル相チャネル６３は左右対称の構造であり、サンプル相は前記サンプル入口６１から入り、前記サンプルフィルタリング領域６２を通過した後、２本に分かれて前記サンプル相チャネル６３の両側にそれぞれ入る。前記サンプル相チャネル６３と前記生成連続相チャネル６６との間は、前記サンプル相分岐チャネル６３１を介して接続され、前記サンプル相分岐チャネル６３１と前記生成連続相チャネル６６は前記ベルマウス６３２を介して接続される。具体的に、前記サンプル相分岐チャネル６３１が複数である場合、前記複数のサンプル相分岐チャネル６３１は前記生成連続相チャネル６６の対称的に両側に接続される。本実施例では、６本のサンプル相分岐チャネル６３１を例とし、前記６本のサンプル相分岐チャネル６３１は前記生成連続相チャネル６６の対称的な両側に位置して前記サンプル相チャネル６１と連通される。前記サンプル相分岐チャネル６３１の数は１〜１００本であり、前記サンプル相分岐チャネル６３１の数が多いほど、液滴生成の効率が高くなる。前記ベルマウス６３２は、両側に対称的な開口部を有する「＜」形状又は単一の斜辺開口部を有する「∠」形状である。サンプル相は前記ベルマウス６３２を介して前記生成連続相チャネル６６に入る過程で、圧力差や表面張力により破断されて１つ１つの液滴を形成し、液滴は生成連続相に取り囲まれた後、前記生成連続相チャネル６６で流れている生成連続相によって前記液滴生成領域６０の末端６６１に向けて押される。
【００３２】
さらに、前記生成連続相チャネル６６の深さは、前記サンプル相分岐チャネル６３１とベルマウス６３２の深さの２倍以上である。前記サンプル相分岐チャネル６３１は、幅が１０〜２００μｍ、深さが２〜１００μｍであり、前記サンプル相分岐チャネル６３１の深さに対する幅の比は１以上である。前記生成連続相チャネル６６は、幅が１０〜２０００μｍ、深さが１０〜５００μｍである。
【００３３】
前記液滴貯蔵領域７０は、チップ下層２０の下面２２に設けられ、前記液滴生成領域６０の位置とずれている。前記サンプル注入孔１３及び生成連続相注入孔１４は前記チップ上層１０の上面１１及び下面１２を貫通し、前記サンプル入口６１及び生成連続相入口６４と連通されて、サンプル相及び連続相が容易に注入される。前記生成連続相チャネル６６の前記生成連続相入口６４から離れた一端が前記液滴移送孔２３と連通され、前記液滴移送孔２３は前記液滴貯蔵領域７０と連通するために用いられる。
【００３４】
図６及び図７に示すように、本実施例において、前記液滴貯蔵領域７０は液滴貯蔵タンク７１を含み、前記液滴貯蔵タンク７１には前記液滴移送孔２３及び前記液滴検出領域８０に連通される前記液滴排出孔２４が貫通され、前記液滴貯蔵タンク７１はドーム面７２と内壁７３を含み、前記ドーム面７２はドーム設計され、ドームの上部は前記液滴排出孔２４と連通され、前記内壁７３の底部は前記液滴移送孔２３と連通される。具体的に、前記液滴移送孔２３は、前記液滴移送チャネル２３１を介して前記液滴貯蔵タンク７１の内壁７３の底部に連通され、前記液滴貯蔵タンク７１は前記ドーム面７２と内壁７３により囲まれた空間である。
【００３５】
前記液滴貯蔵領域７０が８つであることを例として説明するが、前記液滴貯蔵タンク７１、液滴移送孔２３、及び液滴排出孔２４も全て８つであり、前記８つの液滴貯蔵領域７０は８つの同一列に配列された液滴貯蔵タンク７１を含み、各前記液滴貯蔵領域７０の液滴移送孔２３と液滴排出孔２４とは間隔を開けて配置されている。本出願のマイクロ流体チップは、適用中、水平状態に置かれるので、前記ドーム面７２は実際に前記液滴貯蔵タンク７１の上面である。前記ドーム面７２は円錐面であり、前記液滴排出孔２４との接続部が最高点であり、液滴の密度が検出連続相の密度よりも低いため、前記液滴貯蔵タンク７１内の液滴は前記ドーム面７２に近い上部へ浮き上がり、前記ドーム面７２の形状により液滴は浮き上がり、前記液滴排出孔２４に集中し、液滴の迅速かつ完全な排出を促進する。
【００３６】
図３を参照すると、具体的に、前記液滴生成領域６０は液滴を生成し、前記液滴生成領域６０の末端６６１を通過した後、前記液滴貯蔵領域７０と連通する前記液滴移送孔２３、及び前記液滴移送孔２３と前記液滴貯蔵タンク７１を連通する前記液滴移送チャネル２３１を介して前記液滴貯蔵タンク７１に入り、前記液滴貯蔵タンク７１内でＰＣＲ反応が行われ、ＰＣＲ反応が完了した後、液滴は前記液滴貯蔵タンク７１の液滴排出孔２４を介して前記液滴検出領域８０に入る。前記液滴貯蔵タンク７１は、密閉性がよく、液滴の貯蔵及び流通を確保する。
【００３７】
本実施例において、前記チップ下層２０の下面２２は前記封止層３０の上面３１に貼り合わされて、前記液滴貯蔵領域７０が密閉した液滴貯蔵空間を形成するようにする。
【００３８】
前記封止層３０は、前記チップ下層２０の下面２２の前記液滴貯蔵領域７０を封止し、前記液滴貯蔵領域７０に熱を伝達するように機能する。前記封止層３０の厚さは０．１〜５ｍｍであり、ＰＣＲ反応時の熱をより迅速に伝達するために、封止層３０をできるだけ薄くする必要がある。
【００３９】
図４を参照すると、前記液滴検出領域８０は、検出連続相入口８１、前記検出連続相入口８１と連通する検出連続相チャネル８３、液滴入口８４、前記液滴入口８４と連通する液滴チャネル８５、及び検出チャネル８６を含み、前記検出連続相入口８１は前記検出連続相注入孔１５に連通され、前記液滴入口８４は前記液滴排出孔２４に連通され、前記廃液収集領域９０は前記検出チャネル８６に対応する廃液チャネル９１及び前記廃液チャネル９１と連通する廃液出口９２を含み、前記検出連続相チャネル８３は前記検出連続相入口８１と前記検出チャネル８６を接続し、前記液滴チャネル８５は前記液滴入口８４と前記検出チャネル８６を接続し、前記検出連続相チャネル８３は前記液滴チャネル８５及び前記検出チャネル８６と同じ点で交差し、前記検出チャネル８６は前記廃液チャネル９１に連通される。
【００４０】
本実施例では、液滴検出領域８０と廃液収集領域９０が８つであることを例として説明するが、前記検出連続相入口８１、検出連続相チャネル８３、液滴入口８４、液滴チャネル８５、検出チャネル８６、廃液チャネル９１、及び廃液出口９２も全て８つであり、前記液滴検出領域８０と廃液収集領域９０は前記チップ上層１０の下面１２に設けられ、前記検出連続相注入孔１５と廃液排出孔１６は前記チップ上層１０の上面１１及び下面１２を貫通し、前記検出連続相入口８１と廃液出口９２を連通している。前記液滴生成領域６０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０は、前記チップ上層１０の下面１２の一端から他端に向けて順に配置される。前記チップ下層２０における前記液滴入口８４に対応する位置が前記液滴移送孔２３であり、前記液滴入口８４は前記液滴移送孔２３に突き合う。
【００４１】
前記検出連続相入口８１と検出連続相チャネル８３との間にはフィルタリング領域が設けられている。具体的に、前記検出連続相入口８１と検出連続相チャネル８３との間には検出連続相フィルタリング領域８２が設けられ、前記検出連続相フィルタリング領域８２は、前記検出連続相入口８１側に位置する前記検出連続相入口８１と連通するチャンバーと、チャンバー内にアレイ配列された複数のマイクロピラー８２１とを含む。前記複数のマイクロピラー８２１間の距離は１０〜１００μｍであり、不純物を遮断するように機能する。
【００４２】
図４に示すように、前記検出連続相チャネル８３は、両側が分岐構造となっており、両側の分岐は前記液滴チャネル８５及び検出チャネル８６と同じ点で合流している。検出連続相は、前記検出連続相入口８１から前記検出連続相フィルタリング領域８２に入り、前記マイクロピラー８２１によってフィルタリングされ、前記検出連続相チャネル８３に入ってから両側に分流し、同時に、液滴が前記液滴入口８４から前記液滴チャネル８５に入り、液滴と検出連続相が同時に前記検出チャネル８６に入り、液滴間の距離は検出連続相の絞り込みによって大きくなり、液滴に対する他の光学検出システムの検出に有利である。
【００４３】
図８に示すように、本実施例では、平行に離間して配置された８つの前記検出チャネル８６が集中して並べられ、これは他の光学検出システムの検出に有利である。前記検出チャネル８６は廃液チャネル９１に連通され、検出された液滴と検出連続相は前記廃液チャネル９１を介して前記廃液出口９２に流れる。
【００４４】
具体的に、前記検出連続相入口８１は、前記液滴生成領域６０に近い側に配置され、前記液滴入口８４は、前記液滴生成領域６０から遠い側に配置されている。前記検出連続相チャネル８３は、２方向から曲げられ、前記検出チャネル８６の端部で収束するまで、前記液滴チャネル８５の両側に延在する。前記検出連続相チャネル８３は前記検出連続相入口８１と前記検出チャネル８６を連通し、前記検出連続相チャネル８３は前記液滴チャネル８５と２つの夾角をなす方向から交差し連通される。前記液滴チャネル８５は前記液滴入口８４と前記検出チャネル８６を接続し、検出チャネル８６の同じ位置で前記検出連続相チャネル８３と合流する。
【００４５】
本実施例では、同じ検出連続相入口８１に対応する前記検出連続相チャネル８３及び当該検出連続相入口８１に対応する液滴入口８４に対応する液滴チャネル８５は所定の距離まで延在した後、チップの中央部に斜めに集まり、最後に検出チャネル８６の端部で合流し、８つの検出チャネル８６は平行に離間して配置され、廃液チャネル９１は検出チャネル８６の他方側から一定距離外側に広がり、廃液出口９１まで延在する。前記チップ上層１０のサンプル注入孔１３、生成連続相注入孔１４、検出連続相注入孔１５、及び廃液排出孔１６は、それぞれ前記液滴生成領域６０のサンプル入口６１、生成連続相入口６４、検出連続相入口８１、及び廃液出口９２と位置合わせされる。前記液滴生成領域の末端６６１は前記液滴移送孔２３と位置合わせされ、前記液滴排出孔２４は前記液滴検出領域８０の液滴入口８４と位置合わせされる。
【００４６】
図９乃至図１２に示すように、本出願の第２実施例では、第１実施例の実施形態に基づいて、液滴貯蔵及びＰＣＲ反応用の容器をＰＣＲチューブ５０に変更している。第１実施例の解決策とほぼ同様に、本実施例のマイクロ流体チップは、チップ上層１０と、チップ下層２０と、封止層３０とを備え、チップ下層２０及び封止層３０が第１実施例と異なり、具体的に、本実施例の液滴貯蔵領域がシールリング４０及びＰＣＲチューブ５０を含んでいる。
【００４７】
図１０乃至図１２に示すように、前記チップ下層２０には、上下を貫通する液滴移送孔２３及び液滴排出孔２４を含み、下面２２には液滴移送チャネル２３１が設けられ、液滴移送チャネル２３１の一端は液滴移送孔２３に接続される。前記封止層３０の下面３２にはＰＣＲチューブ実装溝３５が設けられ、前記ＰＣＲチューブ実装溝３５はドーム面３５１、封止面３５２、内壁３５３、及び前記ドーム面の範囲内に設けられた前記封止層を貫通する液滴進入孔３３と液滴排出孔３４を含む。前記液滴移送チャネル２３１は、一端が前記液滴移送孔２３に接続され、他端が前記液滴進入孔３３と連通され、前記液滴排出孔３４は前記チップ下層２０の液滴排出孔２４に連通される。前記シールリング４０とＰＣＲチューブ５０は前記ＰＣＲチューブ実装溝３５の内壁３５３間に実装され、前記封止面３５２と前記ＰＣＲチューブ５０との間は前記シールリング４９によって封止される。
【００４８】
図９に示すように、前記ＰＣＲチューブ５０は前記封止層３０の下面３２の前記ＰＣＲチューブ実装溝３５に実装され、前記内壁３５３は前記ＰＣＲチューブ５０を制限し係合するように機能し、前記封止面３５２と前記ＰＣＲチューブ５０との間にはシールリング４０が実装されている。前記液滴移送チャネル２３１は前記液滴進入孔３３に連通され、前記液滴排出孔３４は前記チップ下層２０の液滴排出孔２４と位置合わせされる。第１実施例と同様に、前記液滴生成領域の末端６６１は前記液滴移送孔２３と位置合わせされ、前記チップ下層２０の液滴排出孔２４は前記液滴検出領域８０の液滴入口８４と位置合わせされる。前記ドーム面３５１は液滴を迅速かつ完全に排出する役割を果たす。
【００４９】
図１３に示すように、本出願の第３実施例では、第１実施例の実施形態に基づいて、液滴生成領域６０、液滴検出領域８０、及び廃液収集領域９０をチップ下層２０の上面２１に移転している。
【００５０】
前記チップ下層２０には、前記液滴移送孔２３と連通する液滴移送チャネル２３１が設けられ、前記液滴移送チャネル２３１は前記液滴移送孔２３と前記液滴貯蔵領域７０の液滴貯蔵タンク７１を連通する。前記液滴生成領域６０の末端６６１は前記チップ下層の液滴移送孔２３と位置合わせされ、前記チップ下層２０の液滴排出孔２４は前記液滴検出領域８０の液滴入口８４と位置合わせされる。
【００５１】
図１４及び図１５に示すように、本出願の第４実施例では、第３実施例の実施形態に基づいて、前記液滴生成領域６０を前記チップ下層２０の下面２２に移転し、８つのサンプル注入孔２５と８つの生成連続相注入孔２６が追加されている。前記サンプル注入孔２５と生成連続相注入孔２６は前記チップ下層２０の上面２１及び下面２２を貫通し、前記チップ上層１０のサンプル注入孔１３及び生成連続相注入孔１４とそれぞれ連通される。前記サンプル注入孔２５及び生成連続相注入孔２６は、前記液滴生成領域６０のサンプル入口６１及び生成連続相入口６４とそれぞれ位置合わせされる。前記液滴生成領域６０の末端６６１は液滴貯蔵タンク７１に連通され、生成された液滴は、液滴の移送過程なしに、前記生成連続相チャネル６６を介して前記液滴貯蔵タンク７１に直接入る。前記封止層３０は、前記チップ下層２０の下面２２の液滴生成領域６０と液滴貯蔵領域７０を封止し、前記液滴貯蔵領域に熱を伝達するように機能する。
【００５２】
本出願によるマイクロ流体チップは、液滴生成、液滴貯蔵、温度制御、ＰＣＲ反応、液滴検出、及び廃液処理等のフルプロセス処理を実現するためのものであり、高度な統合性により複数のサンプルを同時に処理することができ、サンプル同士が独立して密閉され、プロセス全体でサンプルを手動で移送する必要がないため、自動操作のニーズに対応する。また、各領域での液滴の自律的移送により、操作プロセスを簡素化し、操作の難しさを軽減し、操作効率を向上させることができる。
【００５３】
以上では、本出願の実施例について詳細に説明しており、本明細書では特定の例をもって本出願の原理と実施形態を説明したが、上記の実施例の説明は、本出願の方法及びそのコアアイデアの理解を助けるためにのみ使用される。同時に、本分野の当業者であれば、本出願のアイデアに応じて、特定の実施形態及び適用範囲で変更を加えることができる。要約すると、本明細書の内容は本出願の制限として解釈されるべきではない。
【図１】
2022502680.tif 000003
【図２】
2022502680.tif 000004
【図３】
2022502680.tif 000005
【図４】
2022502680.tif 000006
【図５】
2022502680.tif 000007
【図６】
2022502680.tif 000008
【図７】
2022502680.tif 000009
【図８】
2022502680.tif 000010
【図９】
2022502680.tif 000011
【図１０】
2022502680.tif 000012
【図１１】
2022502680.tif 000013
【図１２】
2022502680.tif 000014
【図１３】
2022502680.tif 000015
【図１４】
2022502680.tif 000016
【図１５】
2022502680.tif 000017
【国際調査報告】
2022502680.tif 000018
2022502680.tif 000019
2022502680.tif 000020
2022502680.tif 000021
2022502680.tif 000022