(57)【要約】【課題】  検知対象の液体をＰＣＲ処理する際に加熱冷却素子により液体温度の即応性を向上させるマイクロ流路チップ、ＰＣＲ方法、及び加熱冷却制御装置を提供する。【解決手段】  マイクロ流路チップ１０と加熱冷却制御装置２０とを用いて検知対象の液体５０をＰＣＲ処理する方法であり、マイクロ流路チップは、導入流路１０１と排出流路１０２とを有する第１基板層１００と、２つの流路と接続されるマイクロ流路２０２を有する第２基板層本体２００ａと、マイクロ流路上面の金属膜２００ｂとを有し、第１基板層上に配置される第２基板層２００とを備え、加熱冷却制御装置は、加熱冷却素子１１と、素子に電圧を印加する電源１２と、電圧制御で素子の加熱冷却を制御する加熱冷却制御部１３とを備え、加熱冷却制御部による電圧制御で素子を温度変化させ、素子の熱が金属膜を介してマイクロ流路中の液体に伝導して温度変化させてＰＣＲ処理を行う。【選択図】図１Ａ
2017029136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ流路チップと加熱冷却制御装置とを備えるマイクロ流路装置を用いて、検知対象の液体をＰＣＲ処理するＰＣＲ方法であって、
（ａ）前記マイクロ流路チップと前記加熱冷却制御装置とを備える前記マイクロ流路装置を準備し、
前記マイクロ流路チップは、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記第１の基板層の上に配置され、第２の基板層本体と金属膜とを有する第２の基板層と、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されているマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記加熱冷却制御装置は、
前記第２の基板層の前記金属膜に接触して配置され、前記金属膜を加熱冷却する加熱冷却素子と、
前記加熱冷却素子に電圧を印加する電源と、
前記加熱冷却素子に前記電源から印加する前記電圧を制御する加熱冷却制御部とを備え、
（ｂ）前記加熱冷却制御部により、前記加熱冷却素子に前記電源から印加される前記電圧を制御して、前記マイクロ流路中の前記検知対象の液体の温度を変化させてＰＣＲ処理を行う、
ＰＣＲ方法。
【請求項２】
前記マイクロ流路チップは、さらに
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブと、
を備え、
前記加熱冷却制御装置は、さらに、
前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ開閉制御するバルブ制御部を備え、
前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理の前に、
（ｄ）前記マイクロ流路に前記液体を充填されている状態で、前記バルブ制御部の制御により前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ閉じ、
その後、前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理を行う、
請求項１に記載のＰＣＲ方法。
【請求項３】
前記第２の基板層本体は、ジメチルポリシロキサンで構成され、前記金属膜は、アルミニウムで構成される、
請求項１に記載のＰＣＲ方法。
【請求項４】
前記加熱冷却素子はペルチェ素子である、
請求項１に記載のＰＣＲ方法。
【請求項５】
前記金属膜は、前記マイクロ流路に沿って、かつ互いに間隔をあけて配置される複数の金属膜を含む、
請求項１に記載のＰＣＲ方法。
【請求項６】
さらに、（ｅ）前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理の後に、前記導入側開閉バルブを開け、かつ、前記排出側開閉バルブを開けることにより、前記排出側開閉バルブから前記ＰＣＲ処理を行った液体を排出する、
請求項２に記載のＰＣＲ方法。
【請求項７】
前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理において、前記加熱冷却制御部は、前記液体の種類と前記加熱冷却素子の前記電圧と印加時間と前記温度との関係情報を基に、前記液体の種類に応じて前記加熱冷却素子の温度変化を制御する、
請求項１に記載のＰＣＲ方法。
【請求項８】
加熱冷却素子により、検知対象の液体をＰＣＲ処理するために用いられるマイクロ流路チップであって、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記第１の基板層の上に配置され、第２の基板層本体と金属膜とを有する第２の基板層とを備え、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されるためのマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記加熱冷却素子が前記金属膜に接触した状態で、前記加熱冷却素子により、前記マイクロ流路に前記導入流路から導入されて充填される前記検知対象の液体の温度が変化させられてＰＣＲ処理される、
マイクロ流路チップ。
【請求項９】
前記マイクロ流路チップは、
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブと、
を備える、
請求項８に記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１０】
前記第２の基板層本体は、ジメチルポリシロキサンで構成され、
前記金属膜は、アルミニウムで構成される、
請求項８又は９に記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１１】
前記マイクロ流路チップの前記第２の基板層の前記金属膜の端部は前記第２の基板層本体内に埋め込まれている、
請求項８〜１０のいずれか１つに記載のマイクロ流路チップ。
【請求項１２】
マイクロ流路チップに保持される検知対象の液体をＰＣＲ処理する加熱冷却制御装置であって、
前記マイクロ流路チップは、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記導入流路と前記排出流路とにそれぞれ接続され、前記検知対象の液体が貯留されるためのマイクロ流路を有する第２の基板層本体と、前記マイクロ流路の上面を構成する金属膜とを有し、前記第１の基板層の上に配置される第２の基板層と、
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブとを備え、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されるためのマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ開閉制御するバルブ制御部と、
前記第２の基板層の前記金属膜に接触して前記金属膜を加熱冷却することにより、前記金属膜を介して前記検知対象の液体の温度を変化させてＰＣＲ処理する加熱冷却素子と、
前記加熱冷却素子に電圧を印加する電源とを備え、
前記加熱冷却素子に印加する前記電圧を制御し、前記加熱冷却素子の加熱冷却を制御する加熱冷却制御部と
を備える加熱冷却制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、検知対象の液体をＰＣＲ処理する際に用いられるマイクロ流路チップ、ＰＣＲ方法、及び加熱冷却制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、各種の反応をさせるための反応領域と、発熱物と液体とを有し、反応領域の加熱を制御する加熱制御場とを有する加熱反応用マイクロチップが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８５５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のマイクロチップは、反応領域に熱を伝えるために、液体を介して、発熱物の熱を反応領域に伝えている。液体による熱の伝搬による即応性については、考慮されていない。
【０００５】
従って、本開示の目的は、前記問題を解決することにあって、検知対象の液体をＰＣＲ処理する際に加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができる、マイクロ流路チップ、ＰＣＲ方法、及び加熱冷却制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係るＰＣＲ方法は、
マイクロ流路チップと加熱冷却制御装置とを備えるマイクロ流路装置を用いて、検知対象の液体をＰＣＲ処理するＰＣＲ方法であって、
（ａ）前記マイクロ流路チップと前記加熱冷却制御装置とを備える前記マイクロ流路装置を準備し、
前記マイクロ流路チップは、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記第１の基板層の上に配置され、第２の基板層本体と金属膜とを有する第２の基板層と、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されているマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記加熱冷却制御装置は、
前記第２の基板層の前記金属膜に接触して配置され、前記金属膜を加熱冷却する加熱冷却素子と、
前記加熱冷却素子に電圧を印加する電源と、
前記加熱冷却素子に前記電源から印加する前記電圧を制御する加熱冷却制御部とを備え、
（ｂ）前記加熱冷却制御部により、前記加熱冷却素子に前記電源から印加される前記電圧を制御して、前記マイクロ流路中の前記検知対象の液体の温度を変化させてＰＣＲ処理を行う、
【発明の効果】
【０００７】
本開示の前記態様によれば、加熱冷却素子の熱の拡散を低減するとともに、加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】一実施形態のマイクロ流路装置の全体構成を示す斜視図。
【図１Ｂ】前記実施形態のマイクロ流路装置のマイクロ流路部分を上方から見た斜視図。
【図１Ｃ】前記実施形態のマイクロ流路装置のマイクロ流路部分を下方から見た斜視図。
【図２Ａ】前記実施形態のマイクロ流路装置において、加熱冷却素子が載置される前の状態でのマイクロ流路などを示す縦断面図。
【図２Ｂ】図２Ａのマイクロ流路装置において、加熱冷却素子が載置される前の状態でのマイクロ流路などを示す一部透視平面図。
【図２Ｃ】図２Ａのマイクロ流路装置において、加熱冷却素子が載置された状態でのマイクロ流路などを示す縦断面図。
【図２Ｄ】前記実施形態の変形例にかかるマイクロ流路装置において、加熱冷却素子が載置された状態でのマイクロ流路などを示す縦断面図。
【図２Ｅ】図２Ｄの前記実施形態の変形例にかかるマイクロ流路装置において、加熱冷却素子が載置された状態でのマイクロ流路などを示す一部透視平面図。
【図３Ａ】マイクロ流路装置の処理フローを示すマイクロ流路などの縦断面図。
【図３Ｂ】マイクロ流路装置の処理フローを示すマイクロ流路などの縦断面図。
【図３Ｃ】マイクロ流路装置の処理フローを示すマイクロ流路などの縦断面図。
【図３Ｄ】マイクロ流路装置の処理フローを示すマイクロ流路などの縦断面図。
【図３Ｅ】マイクロ流路装置の処理フローを示すマイクロ流路などの縦断面図。
【図３Ｆ】マイクロ流路装置の処理フローを示すフローチャート。
【図４Ａ】マイクロ流路に対する金属膜の配置を示す平面図（ただし、金属膜と基板層本体との区別を明確にするため、ハッチングをそれぞれに付して示す。）。
【図４Ｂ】金属膜の変形例を示す平面図（ただし、金属膜と基板層本体との区別を明確にするため、ハッチングをそれぞれに付して示す。）。
【図４Ｃ】図４Ｂの４Ｃ−４Ｃ線の断面図。
【図５Ａ】加熱冷却素子と金属膜との関係を説明するための拡大断面図。
【図５Ｂ】金属膜の変形例を示す拡大断面図。
【図５Ｃ】図５Ｂの金属膜の変形例の平面図（ただし、金属膜と基板層本体との区別を明確にするため、ハッチングをそれぞれに付して示す。）。
【図６Ａ】マイクロ流路と金属膜との成形工程を説明するための縦断面図。
【図６Ｂ】マイクロ流路と金属膜との成形工程を説明するための縦断面図。
【図６Ｃ】マイクロ流路と金属膜との成形工程を説明するための縦断面図。
【図６Ｄ】マイクロ流路と金属膜との成形工程を説明するための縦断面図。
【図６Ｅ】マイクロ流路と金属膜との成形工程を説明するための一部拡大縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本開示にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
以下、図面を参照して本開示における実施形態を詳細に説明する前に、本開示の種々の態様について説明する。
【００１１】
本開示の第１の態様によれば、
マイクロ流路チップと加熱冷却制御装置とを備えるマイクロ流路装置を用いて、検知対象の液体をＰＣＲ処理するＰＣＲ方法であって、
（ａ）前記マイクロ流路チップと前記加熱冷却制御装置とを備える前記マイクロ流路装置を準備し、
前記マイクロ流路チップは、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記第１の基板層の上に配置され、第２の基板層本体と金属膜とを有する第２の基板層と、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されているマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記加熱冷却制御装置は、
前記第２の基板層の前記金属膜に接触して配置され、前記金属膜を加熱冷却する加熱冷却素子と、
前記加熱冷却素子に電圧を印加する電源と、
前記加熱冷却素子に前記電源から印加する前記電圧を制御する加熱冷却制御部とを備え、
（ｂ）前記加熱冷却制御部により、前記加熱冷却素子に前記電源から印加される前記電圧を制御して、前記加熱冷却素子の温度を変化させ、
（ｃ）前記加熱冷却素子の熱が、前記金属膜を介して、前記マイクロ流路中の前記液体に伝導することにより、前記液体の温度を変化させてＰＣＲ処理を行うＰＣＲ方法を提供する。
【００１２】
本開示の前記態様によれば、加熱冷却素子の熱の拡散を低減するとともに、加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができる。
【００１３】
本開示の第２の態様によれば、
前記マイクロ流路チップは、さらに
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブと、
を備え、
前記加熱冷却制御装置は、さらに、
前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ開閉制御するバルブ制御部を備え、
前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理の前に、
（ｄ）前記マイクロ流路に前記液体を充填されている状態で、前記バルブ制御部の制御により前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ閉じ、
その後、前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理を行う、
第１の態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００１４】
本開示の前記態様によれば、ＰＣＲ処理中に前記液体が漏れ出ない構造を取れるといった効果を奏することができる。
【００１５】
本開示の第３の態様によれば、
前記第２の基板層本体は、ジメチルポリシロキサンで構成され、前記金属膜は、アルミニウムで構成される、
第１又は２の態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００１６】
本開示の前記態様によれば、熱伝導率が、ジメチルポリシロキサンより高いアルミニウムを用いる事により、前記加熱冷却素子の加熱及び冷却が早く出来るといった効果を奏することができる。
【００１７】
本開示の第４の態様によれば、
前記加熱冷却素子はペルチェ素子である、
第１〜３のいずれか１つの態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００１８】
本開示の前記態様によれば、ペルチェ素子で任意の温度に上げ下げし、前記金属膜に熱を伝えＰＣＲ処理をする事が出来る。
【００１９】
本開示の第５の態様によれば、
前記金属膜は、前記マイクロ流路に沿って、かつ互いに間隔をあけて配置される複数の金属膜を含む、
第１〜４のいずれか１つの態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００２０】
本開示の前記態様によれば、前記加熱冷却素子の表面に凹凸、又は歪が有った場合でも、前記金属膜に効率良く接触する事が出来、そのため効率良く加熱冷却処理が可能となる。
【００２１】
本開示の第６の態様によれば、
さらに、（ｅ）前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理の後に、前記導入側開閉バルブを開け、かつ、前記排出側開閉バルブを開けることにより、前記排出側開閉バルブから前記ＰＣＲ処理を行った液体を排出する、
第２の態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００２２】
本開示の前記態様によれば、ＰＣＲ処理中に前記液体が漏れ出ない構造を形成する他、前記液体を任意のタイミングで取り出すことが可能となる。
【００２３】
本開示の第７の態様によれば、
前記（ｂ）の前記ＰＣＲ処理において、前記加熱冷却制御部は、前記液体の種類と前記加熱冷却素子の前記電圧と印加時間と前記温度との関係情報を基に、前記液体の種類に応じて前記加熱冷却素子の温度変化を制御する、
第１〜６のいずれか１つの態様に記載のＰＣＲ方法を提供する。
【００２４】
本開示の前記態様によれば、加熱冷却する時間を効率良く制御できる。
【００２５】
本開示の第８の態様によれば、
加熱冷却素子により、検知対象の液体をＰＣＲ処理するために用いられるマイクロ流路チップであって、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記第１の基板層の上に配置され、第２の基板層本体と金属膜とを有する第２の基板層とを備え、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されるためのマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記加熱冷却素子が前記金属膜に接触した状態で、前記加熱冷却素子により、前記マイクロ流路に前記導入流路から導入されて充填される前記検知対象の液体の温度が変化させられてＰＣＲ処理されるマイクロ流路チップを提供する。
【００２６】
本開示の前記態様によれば、加熱冷却素子の熱の拡散を低減するとともに、加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができる。
【００２７】
本開示の第９の態様によれば、
前記マイクロ流路チップは、
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブと、
を備える、
第８の態様に記載のマイクロ流路チップを提供する。
【００２８】
本開示の前記態様によれば、前記液体の流れを、導入側開閉バルブ若しくは、排出側開閉バルブを押すことにより、任意の時間で遮断することが出来る。
【００２９】
本開示の第１０の態様によれば、
前記第２の基板層本体は、ジメチルポリシロキサンで構成され、
前記金属膜は、アルミニウムで構成される、
第８又は９の態様に記載のマイクロ流路チップを提供する。
【００３０】
本開示の前記態様によれば、前記加熱冷却素子で伝えられた加熱冷却効果が、前記第２の基板本体に熱が逃げにくく、前記金属膜に熱が留まりやすくする。
【００３１】
本開示の第１１の態様によれば、
前記マイクロ流路チップの前記第２の基板層の前記金属膜の端部は前記第２の基板層本体内に埋め込まれている、
第８〜１０の態様のいずれか１つに記載のマイクロ流路チップを提供する。
【００３２】
本開示の前記態様によれば、金属膜の端部が第２の基板層本体内に埋め込まれているので、液体のリーク防止効果を発揮することができる。
【００３３】
本開示の第１２の態様によれば、
マイクロ流路チップに保持される検知対象の液体をＰＣＲ処理する加熱冷却制御装置であって、
前記マイクロ流路チップは、
導入流路と排出流路とを有する第１の基板層と、
前記導入流路と前記排出流路とにそれぞれ接続され、前記検知対象の液体が貯留されるためのマイクロ流路を有する第２の基板層本体と、前記マイクロ流路の上面を構成する金属膜とを有し、前記第１の基板層の上に配置される第２の基板層と、
前記導入流路を開閉する導入側開閉バルブと、
前記排出流路を開閉する排出側開閉バルブとを備え、
前記第２の基板層本体は、前記導入流路と前記排出流路とに接続され、かつ、前記検知対象の液体が充填されるためのマイクロ流路を有し、
前記金属膜は、前記マイクロ流路の上面を構成し、
前記導入側開閉バルブと前記排出側開閉バルブとをそれぞれ開閉制御するバルブ制御部と、
前記第２の基板層の前記金属膜に接触して前記金属膜を加熱冷却することにより、前記金属膜を介して前記検知対象の液体の温度を変化させてＰＣＲ処理する加熱冷却素子と、
前記加熱冷却素子に電圧を印加する電源とを備え、
前記加熱冷却素子に印加する前記電圧を制御し、前記加熱冷却素子の加熱冷却を制御する加熱冷却制御部と
を備える加熱冷却制御装置を提供する。
【００３４】
本開示の前記態様によれば、加熱冷却素子の熱の拡散を低減するとともに、加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができる。
【００３５】
（実施形態）
以下、図面を参照しながら、一実施形態を説明する。
【００３６】
図１Ａに、本開示の一実施形態にかかるマイクロ流路装置すなわちマイクロ流路システム１の全体構成の斜視図を示す。図１Ｂ及び図１Ｃは、本実施形態のマイクロ流路装置のマイクロ流路部分を上方及び裏方から見た斜視図を示す。図１Ａ〜図１Ｃに示すマイクロ流路システム１は、マイクロ流路チップ１０と、加熱冷却制御装置の一例である加熱冷却制御装置２０とを備える。マイクロ流路チップ１０は、第１の基板層１００と第２の基板層２００とを備える。加熱制御装置２０は、加熱冷却素子１１と、電源１２と、加熱冷却制御部１３とを備える。
【００３７】
マイクロ流路システム１は、マイクロ流路チップ１０中の検知対象の液体５０に対して、ＰＣＲ（polymerase chain reaction）法により、ＤＮＡを増幅させる処理を行う。具
体的には、加熱冷却素子１１と、電源１２と、加熱冷却制御部１３とにより、マイクロ流路チップ１０中の検知対象の液体５０の温度を制御する。検知対象の液体５０は、遺伝子（すなわち、ＤＮＡ）を含む。
【００３８】
（マイクロ流路チップ１０）
図２Ａ〜図２Ｃに、マイクロ流路チップ１０の縦断面図及び平面図をそれぞれ示す。
【００３９】
マイクロ流路チップ１０は、第１の基板層１００と、第２の基板層２００とを備える。
【００４０】
（第１の基板層１００）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１の基板層１００は、導入流路１０１と、排出流路１０２とを備える第１の基板層本体１００ａと、第１の基板層１００の下面に固定された裏板１００ｂとで構成されている。なお、図１Ａでは、第１の基板層１００の流路１０１，１０２などの底面を裏板１００ｂで構成しているが、導入流路１０１と排出流路１０２とを第１の基板層本体１００ａ内に構成すれば、裏板１００ｂを不要とすることもできる。
【００４１】
第１の基板層本体１００ａの材料の例は、ジメチルポリシロキサン（ＰＤＭＳ：dimethylpolysiloxane）、ポリカーボネート、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ：polymethyl methacrylate）、またはシリコーンである。裏板１００ｂの材料の例は、ジメチルポリシロキサン
、ポリカーボネート、アクリル樹脂、シリコーン、またはガラスである。
【００４２】
導入流路１０１は、第１の流路１０１ａと、第２の流路１０１ｂと、第５の流路１０１ｄとを有する。
【００４３】
第１の流路１０１ａは、後述する導入側開閉バルブ５１を介して第１の基板層１００の膜面の平行な方向に延在している。
【００４４】
第２の流路１０１ｂは、第１の流路１０１ａの下流端側に接続されて、膜面とおおよそ直交する方向（すなわち、第２の基板層２００側の方向）に延在して第１の基板層１００を厚さ方向に貫通している。
【００４５】
第５の流路１０１ｄは、第１の流路１０１ａの上流端側に接続されて、膜面とおおよそ直交する方向（すなわち、第２の基板層２００側の方向）に延在して第１の基板層１００を厚さ方向に貫通している。
【００４６】
排出流路１０２は、第３の流路１０２ａと、第４の流路１０２ｂと、第５の流路１０１ｄとを有する。
【００４７】
第３の流路１０２ａは、後述する導入側開閉バルブ５１を介して第１の基板層１００の膜面の平行な方向に延在している。
【００４８】
第４の流路１０２ｂは、膜面とおおよそ直交する方向に延在して第１の基板層１００を厚さ方向に貫通している。
【００４９】
第５の流路１０１ｄは、第１の流路１０１ａの上流端側に接続されて膜面とおおよそ直交する方向に延在して第１の基板層１００を厚さ方向に貫通している。
【００５０】
（第２の基板層２００）
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第２の基板層２００は、第１の基板層１００の上に配置され、少なくとも、内部中央部にマイクロ流路２０２を有する第２の基板層本体２００ａと、基板層本体２００ａの中央部の上部に固定されてマイクロ流路２０２の上面を構成する金属膜２００ｂとを備える。
【００５１】
金属膜２００ｂは、その周囲が基板層本体２００ａ内に入り込んで、金属膜２００ｂの周囲がＯリングで抑え込まれているような形状となっている。このように構成することにより、熱伝導性の高い金属膜２００ｂの一部を、基板層本体２００ａの材料で覆うことにより、金属膜２００ｂと基板層本体２００ａとの接触面積を増加させて、液体５０のリークを極力抑えた構造とすることができる。なお、図１Ａなどにおいて、２００ｅは、第２の基板層２００を第１の基板層１００に固定するときの固定用のネジ穴である。
【００５２】
金属膜２００ｂは、加熱冷却素子１１と直接接触する外面と、検知対象の液体５０と直接接触する内面とを有する。金属膜２００ｂの例は熱伝導性の高いアルミニウムである。マイクロ流路２０２内に液体５０が充填されれば、液体５０は、マイクロ流路２０２の上面の金属膜２００ｂと直接接触することになり、後述するように金属膜２００ｂから液体５０に対しての伝熱が可能となる。
【００５３】
第２の基板層２００の材料の例は、シリコーン系の樹脂である。シリコーン系の樹脂の具体例は、ジメチルポリシロキサンである。つまり、第２の基板層２００を熱伝導性の低い材料で構成することにより、加熱冷却素子１１から金属膜２００ｂに伝わる熱の基板層本体２００ａへの拡散を低減する。さらに、検知対象の液体５０と直接接触する第２の基板層２００の上面の金属膜２００ｂを、熱伝導性の高い金属で構成することにより、加熱冷却素子１１により金属膜２００ｂを介して検知対象の液体５０の温度を制御しやすくする。
【００５４】
第２の基板層２００は、さらに、導入側開閉バルブ５１と排出側開閉バルブ５２と導入開口部１０１ｃと排出開口部１０２ｃとを一体的に有してもよい。
【００５５】
導入側開閉バルブ５１は、導入流路１０１の第１の流路１０１ａの中間部付近に、第２の基板層２００の一部として一体的に形成されている。
【００５６】
導入側開閉バルブ５１は、バルブ本体５１ａと、バルブ本体５１ａを開位置Ｉに常時付勢保持しかつ弾性変形可能な薄肉の支持部５１ｂと、バルブ本体５１ａの底面に形成された凹部５１ｃとで構成されている。凹部５１ｃには、導入流路１０１の第１の流路１０１ａの中間部の一対の立ち上がり流路１０１ｅの開口端がそれぞれ対向する。よって、支持部５１ｂの付勢力によりバルブ本体５１ａが上端位置すなわち開位置Ｉに位置するときは、一対の立ち上がり流路１０１ｅは凹部５１ｃを介して連通している。従って、例えば、検知対象の液体５０が、導入開口部１０１ｃから導入流路１０１の第１の流路１０１ａ及び第２の流路１０１ｂを介してマイクロ流路２０２に導入可能としている。一方、支持部５１ｂの付勢力に抗してバルブ本体５１ａが下降させられて閉位置ＩＩに位置するときは、一対の立ち上がり流路１０１ｅは凹部５１ｃの底面の弾性変形により塞がれて、第１の流路１０１ａは中間部で閉塞され、検知対象の液体５０が、導入流路１０１及びマイクロ流路２０２内に充填保持可能となる。このような導入側開閉バルブ５１の開閉により、第１の流路１０１ａを流れる液体５０の導入及び充填保持を制御することができる。
【００５７】
排出側開閉バルブ５２は、排出流路１０２の第４の流路１０２ｂの中間部付近に、第２の基板層２００の一部として一体的に形成されている。
【００５８】
排出側開閉バルブ５２は、導入側開閉バルブ５１と同様に、バルブ本体５２ａと、バルブ本体５２ａを開位置Ｉに常時付勢保持しかつ弾性変形可能な薄肉の支持部５２ｂと、バルブ本体５２ａの底面に形成された凹部５２ｃとで構成されている。凹部５２ｃには、排出流路１０２の第４の流路１０２ｂの中間部の一対の立ち上がり流路１０２ｅの開口端がそれぞれ対向する。よって、支持部５２ｂの付勢力によりバルブ本体５２ａが上端位置すなわち開位置Ｉに位置するときは、一対の立ち上がり流路１０２ｅは凹部５２ｃを介して連通している。従って、例えば、検知対象の液体５０を、マイクロ流路２０２から排出流路１０２の第３の流路１０２ａ及び第４の流路１０２ｂを介して排出開口部１０２ｃから排出可能としている。一方、支持部５２ｂの付勢力に抗してバルブ本体５２ａが下降させられて閉位置ＩＩに位置するときは、一対の立ち上がり流路１０２ｅは凹部５２ｃの底面の弾性変形により塞がれて、第４の流路１０２ｂは中間部で閉塞され、検知対象の液体５０が、マイクロ流路２０２及び排出流路１０２内に充填保持可能となる。このような排出側開閉バルブ５２の開閉により、第４の流路１０２ｂを流れる液体の排出を制御することができる。
【００５９】
なお、例えば、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２は、通常、支持部５１ｂ，５２ｂの付勢力により開位置Ｉに位置する状態に保持されており、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を閉めるときに、支持部５１ｂ，５２ｂの付勢力に抗して導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を閉位置ＩＩに位置するように押圧制御してもよい。
【００６０】
マイクロ流路２０２は、導入流路１０１の下流側端部と接続される第１の端部２０２ａと、排出流路１０２の上流側端部と接続される第２の端部２０２ｂとを有して、第１の端部２０２ａから第２の端部２０２ｂに向けて例えばＳ字状に蛇行するように形成されている。マイクロ流路２０２の上端面は、第２の基板層２００の中央部の上部に固定された例えば円形の加熱冷却用金属膜２００ｂの内面が露出している。言い換えれば、可能な限り、液体が金属膜２００ｂの内面に接触するように、マイクロ流路２０２をＳ字状に蛇行させて、小さな面積の金属膜２００ｂに対してマイクロ流路２０２内の液体５０が効率良く接触できるようにしている。よって、第１の基板層１００の導入流路１０１の第１の流路１０１ａの下流側端部から、マイクロ流路２０２の第１の端部２０２ａの内部に、検知対象の液体５０が導入されて、金属膜２００ｂに接触して加熱冷却されながらマイクロ流路２０２を蛇行して流れる。そして、マイクロ流路２０２の第２の端部２０２ｂから、第１の基板層１００の排出流路１０２の上流側端部に、検知対象の液体５０が排出される。
【００６１】
第２の基板層２００におけるマイクロ流路２０２の上面を構成する金属膜２００ｂの外面には、加熱冷却素子１１が接触可能に配置されている。金属膜２００ｂの外面と加熱冷却素子１１とを接触させることにより、第２の基板層２００の上面の金属膜２００ｂを介して、加熱冷却素子１１の熱を検知対象の液体５０に効率良く伝えることができる。
【００６２】
導入流路１０１の上流端には、導入側開閉バルブ５１を介して導入開口部１０１ｃが接続されている。
【００６３】
導入開口部１０１ｃは、傾斜面を有する凹部であり、第２の基板層２００を厚み方向に貫通して第５の流路１０１ｄの上流端と接続されている。例えば、導入開口部１０１ｃに、ポンプ又はスポイドなどにより、検知対象の液体５０が供給される。すると、検知対象の液体５０は、導入流路１０１の第５の流路１０１ｄから第１の流路１０１ａに浸入し、第１の流路１０１ａを流れて、第２の流路１０１ｂから第２の基板層２００のマイクロ流路２０２に導入される。
【００６４】
また、排出流路１０２の下流端には、排出側開閉バルブ５２を介して、排出開口部１０２ｃが接続されている。
【００６５】
排出開口部１０２ｃは、傾斜面を有する凹部であり、第２の基板層２００を厚み方向に貫通して第６の流路１０２ｄの上流端と接続されている。ＰＣＲ処理後に、検知対象の液体５０は、第２の基板層２００のマイクロ流路２０２から排出流路１０２の第３の流路１０２ａに排出され、第４の流路１０２ｂを流れて、第６の流路１０２ｄ及び排出開口部１０２ｃから、例えばＤＮＡ検知装置（図示せず）に出力される。
【００６６】
（加熱冷却制御装置２０）
加熱冷却制御装置２０は、筐体２０ａと、筐体２０ａの下面中央部に固定された加熱冷却素子１１と、電源１２と、加熱冷却制御部１３とを備える。さらに、加熱冷却制御装置２０は、バルブ制御部１０４を筐体２０ａの下面の両側にそれぞれ備えていてもよい。
【００６７】
電源１２及び加熱冷却制御部１３は、筐体２０ａの内部又は外部に配置することができる。
【００６８】
加熱制御装置２０の筐体２０ａの中央部の下面に加熱冷却素子１１を固定し、加熱冷却素子１１の両側にバルブ制御部１０４を備えている。よって、筐体２０ａをマイクロ流路チップ１０上に載置されるように設置すれば、加熱冷却素子１１が金属膜２００ｂ上に接触載置され、加熱冷却素子１１で金属膜２００ｂを加熱冷却すれば、マイクロ流路チップ１０のマイクロ流路２０２内に保持された液体５０にＰＣＲ処理を施すことができて、ＤＮＡを増幅させることができる。
【００６９】
加熱冷却素子１１は、第２の基板層２００の上面に配置された状態で、マイクロ流路チップ１０のマイクロ流路２０２内の検知対象の液体５０を加熱又は冷却する。加熱冷却素子１１の例は、ペルチェ素子である。
【００７０】
加熱冷却素子１１は、電気配線を介して、加熱冷却制御部１３及び電源１２と電気的に接続されている。電源１２は、加熱冷却素子１１に電圧を印加する。
【００７１】
加熱冷却制御部１３は、例えば、液体５０の種類と予め定められた温度と印加時間と電圧との関係情報又は基準を参照し、電源１２からの電圧印加を制御して、加熱冷却素子１１の温度を制御する。予め定められた関係情報又は基準は、公知のＰＣＲ法における温度制御のための関係情報又は基準である。公知のＰＣＲ法は、例えば、文献(「Polymerase Chain Reaction: Applications in Environmental Microbiology」, R. J. Steffan et al., Annu. Rev. Microbiol. 1991, 45, pp. 137-161)を参照されたい。
【００７２】
バルブ制御部１０４は、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２の開閉を制御する。
【００７３】
例えば、バルブ制御部１０４の一例としては、図２Ｃに示すように、加熱冷却制御装置２０の筐体２０ａの下部の加熱冷却素子１１の両側に、下向きに突出して固定された第１の突起１０４ａ及び第２の突起１０４ｂで構成される。筐体２０ａと共に加熱冷却素子１１がマイクロ流路チップ１０の金属膜２００ｂ上に接触載置されるとき、第１の突起１０４ａは、導入側開閉バルブ５１を下向きに押圧して弾性変形させて導入側開閉バルブ５１を閉じさせるとともに、第２の突起１０４ｂは、排出側開閉バルブ５２を下向きに押圧して弾性変形させて排出側開閉バルブ５２を閉じる。つまり、加熱冷却素子１１がマイクロ流路チップ１０の金属膜２００ｂ上に載置されている間は、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２は、第１の突起１０４ａ及び第２の突起１０４ｂにより共に閉じた状態（すなわち、閉位置ＩＩ）に保持される。逆に、加熱冷却素子１１がマイクロ流路チップ１０の金属膜２００ｂ上から上方に離れている間は、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２は、第１の突起１０４ａ及び第２の突起１０４ｂの押圧から解放されて開いた状態（すなわち、開位置Ｉ）に保持される。加熱冷却素子１１及びバルブ制御部１０４と一体的な筐体２０ａの昇降動作は、モータとボールネジ軸との直動機構又はエアシリンダなどの公知の昇降装置を使用して行うことができる。
【００７４】
従って、例えば、第１の流路１０１ａ及びマイクロ流路２０２及び第４の流路１０２ｂに、所定以上の容量を有する検知対象の液体５０を配置した後に、バルブ制御部１０４により、加熱冷却素子１１がマイクロ流路チップ１０の上に載置されることで、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２が同時に閉じられることになる。
【００７５】
また、バルブ制御部１０４は、図２Ｃの例の代わりに、図２Ｄ及び図２Ｅに示す別の例で構成してもよい。このバルブ制御部１０４の別の例は、上下方向に伸縮可能な形状記憶合金で構成される第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄと、第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄのそれぞれの伸縮を制御するアクチュエータ制御部１０４ｅとで構成される。第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄを形状記憶合金で構成すれば、反応性が良くかつ大きな駆動力が要らないため、マイクロ流路システム１を小型化するのに有利である。アクチュエータ制御部１０４ｅにより、電圧がそれぞれの形状記憶合金に印加又は印加停止されると、第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄが駆動又は駆動停止されてそれぞれの伸縮動作が制御される。第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄの伸縮動作により、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２の開閉が制御される。例えば、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を閉めるときに、第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄを伸展動作させて、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を支持部５１ｂ，５２ｂの付勢力に抗して下方に押圧する。すると、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を、支持部５１ｂ，５２ｂの付勢力に抗して、開位置Ｉから閉位置ＩＩまで下降させるように変形させる。逆に、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を開くときに、第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄを収縮動作させて、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２に対する押圧力を無くす。すると、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２は、支持部５１ｂ，５２ｂの付勢力により上方に押圧されて、それぞれ、閉位置ＩＩから開位置Ｉまで上昇する。
【００７６】
加熱冷却制御部１３及びアクチュエータ制御部１０４ｅは、半導体装置、半導体集積回路（すなわち、ＩＣ）、又はＬＳＩ（すなわち、large scale integration）を含む一つ
又は一つ以上の電子回路によって実行されてもよい。ＬＳＩ又はＩＣは、一つのチップに集積されてもよいし、複数のチップを組み合わせて構成されてもよい。例えば、記憶素子以外の機能ブロックは、一つのチップに集積されてもよい。
【００７７】
図３Ａ〜図３Ｆに、マイクロ流路システム１による処理フローを示す。
【００７８】
（ステップＳ００１）
まず最初に、マイクロ流路システム１が準備される。すなわち、加熱冷却制御装置２０の筐体２０ａの下方に、図３Ａのマイクロ流路チップ１０が設置される。具体的には、第２の基板層２００の上面（すなわち、金属膜２００ｂ）の上方に、加熱冷却制御装置２０の筐体２０ａに固定された加熱冷却素子１１が配置される。このとき、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２は開位置Ｉに位置している。
【００７９】
なお、バルブ制御部１０４が第１の突起１０４ａ及び第２の突起１０４ｂで構成される場合には、このように、このステップＳ００１では、加熱冷却素子１１が第２の基板層２００の上面（すなわち、金属膜２００ｂ）から離れた上方に位置させている。
【００８０】
一方、バルブ制御部１０４が第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄとアクチュエータ制御部１０４ｅとで構成される場合には、図３Ｂに示すように加熱冷却素子１１を筐体２０ａと共に第２の基板層２００の上面（すなわち、金属膜２００ｂ）に載置するが、アクチュエータ制御部１０４ｅでは第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄを駆動させずに、各バルブ５１，５２を開位置Ｉに保持しておく。
【００８１】
（ステップＳ００２）
次いで、図３Ｃに示すように、第１の基板層１００の導入開口部１０１ｃから導入流路１０１内に検知対象の液体５０が導入される。
【００８２】
例えば、バルブ制御部１０４により、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２が開けられた開位置Ｉの状態で、液体５０を導入流路１０１に導入する。液体５０が、導入流路１０１からマイクロ流路２０２を経て排出流路１０２まで充填されて、排出流路１０２の下流端の排出開口部１０２ｃから検知対象の液体５０が排出開始されたときに、導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を閉じることで、マイクロ流路２０２に検知対象の液体５０が充填配置される。なお、排出開口部１０２ｃに配置したセンサ（図示せず）により、検知対象の液体５０が排出開口部１０２ｃから排出されたことを検知して、バルブ５１，５２を閉制御するようにしてもよい。又は、予め導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２とに充填される液体５０の容量を求めておき、その求められた容量の液体５０を導入流路１０１から導入したのち、バルブ制御部１０４により導入側開閉バルブ５１及び排出側開閉バルブ５２を閉じることで、マイクロ流路２０２に検知対象の液体５０が充填配置されるようにしてもよい。さらに、バルブ制御部１０４は、液体５０の粘性、液体５０の導入量、及び導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２との容量を含む情報に応じて、導入する液体５０の容量と液体導入開始後から導入側及び排出側開閉バルブ５１，５２を閉じるまでの時間とを決めた基準を参照して、導入側及び排出側開閉バルブ５１，５２を開閉制御してもよい。なお、ポンプを利用して液体５０を導入する場合には、導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２との容量／ポンプの吐出流量＝ポンプの吐出回数で求められる回数に対して、余裕回数分だけ、ポンプを駆動して、導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２とに液体５０を充填配置することもできる。
【００８３】
なお、検知対象の液体５０の一部を排出流路１０２の下流端の排出開口部１０２ｃから検知対象の液体５０が排出されることで、液体５０を導入する前に、導入流路１０１及びマイクロ流路２０２に位置していた空気を、導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２とから排出することができる。
【００８４】
ここで、バルブ制御部１０４が第１の突起１０４ａ及び第２の突起１０４ｂで構成される場合には、バルブ制御部１０４を有する筐体２０ａを第２の基板層２００の上面に接触載置させて、導入側及び排出側開閉バルブ５１，５２を閉制御することができる。
【００８５】
また、バルブ制御部１０４が第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄとアクチュエータ制御部１０４ｅとで構成される場合には、アクチュエータ制御部１０４ｅで第１及び第２アクチュエータ１０４ｃ，１０４ｄを駆動させて、導入側及び排出側開閉バルブ５１，５２を閉位置ＩＩに位置させることができる。
【００８６】
（ステップＳ００３）
次いで、図３Ｄに示すように、加熱冷却制御部１３により、例えば予め定められた基準などのＰＣＲ処理情報を参照し、電源１２を用いて、第２の基板層２００の金属膜２００ｂ上に接触載置された加熱冷却素子１１の温度を加熱冷却制御する。加熱冷却素子１１の熱は、第２の基板層２００の上面（すなわち、金属膜２００ｂ）を介して、マイクロ流路２０２内の検知対象の液体５０に伝わる。これにより、マイクロ流路２０２内の検知対象の液体５０にＰＣＲ処理が実行されることになる。例えば、ＰＣＲ処理の一例として、９５℃で３０秒間のアニーリング処理と、７２℃で３０秒間の変性処理と、６０℃で３０秒間の伸長処理とを１つのサイクルとして、３０回繰り返す。
【００８７】
（ステップＳ００４）
ＰＣＲ処理が実行された後、図３Ｅに示すように、バルブ制御部１０４で導入側及び排出側開閉バルブ５１，５２を開制御して開位置Ｉに位置させる。その後、第１の基板層１００の導入開口部１０１ｃから導入流路１０１内に純粋又は空気などの気体を供給して、導入流路１０１とマイクロ流路２０２と排出流路１０２とから液体５０を排出する。これで、一連の処理が終了する。
【００８８】
本実施形態によれば、検知対象の液体５０を保持するマイクロ流路２０２の上面を、上面以外の第２の基板層２００よりも熱伝導性の良い金属膜２００ｂで構成して、金属膜２００ｂと液体５０とが直接接触可能としている。このため、金属膜２００ｂを介して加熱冷却素子１１の熱が拡散するのを低減することができるとともに、加熱冷却素子１１により検知対象の液体５０の温度の即応性を向上させることができる。
【００８９】
なお、本開示は前記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００９０】
例えば、前記実施形態では、金属膜２００ｂは図４Ａに示すように円形で説明してきたが、これに限られるものではなく、図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、マイクロ流路２０２の形状に沿った形状でもよい。例えば、図４Ｂ及び図４Ｃでは、マイクロ流路２０２の形状がＳ字状であるため、金属膜２５０はＳ字状の形状としている。このようにすれば、金属膜２５０のうち液体５０と接触していない部分がなくなり、加熱冷却素子１１からの熱を液体５０により効率良く伝えることができる。
【００９１】
また、金属膜２００ｂ，２５０は、図５Ａに示すように一枚の膜で構成するものに限らず、図５Ｂ及び図５Ｃに示すように、Ｓ字状のマイクロ流路２０２に沿って、かつ互いに間隔をあけて点在するように配置される複数の小さな円形の金属膜２５１ｂで構成するようにしてもよい。もちろん、Ｓ字状ではなく、図４Ｂ及び図４Ｃのような円形内で多数の小さな円形の金属膜で構成するようにしてもよい。このような場合、点在した金属膜２５１と金属膜２５１との間に合成樹脂の第２の基板層２００の基板層本体２００ａが存在するため、基板層本体２００ａの弾性力でもって、加熱冷却素子１１の一例であるペルチェ素子の表面の凹凸１１ａに対応して、金属膜２５１が配置された表面が凹凸になることができる。よって、ペルチェ素子の表面の凹凸１１ａに金属膜２５１ｂが密着接触可能となる。金属膜２５１ｂとしては、円形で点在する他、楕円形などの任意の形状で点在するように構成してもよい。
【００９２】
このように、ペルチェ素子の表面に対して金属膜２５１ｂを基板層本体２００ａの弾性力でもって加圧接触させれば、ペルチェ素子１１と金属膜２５１ｂとの凹凸１１ａによる隙間が解消されて、ペルチェ素子１１と金属膜２５１ｂとの間での熱伝導効率を高めることができる。このようにペルチェ素子の下面で金属膜２５１ｂを押さえるとき、基板層本体２００ａは、金属膜２５１ｂが効率良く接触するための緩衝材としての役割を果たすことができる。
【００９３】
また、マイクロ流路２０２での金属膜２００ｂの液体リーク防止の具体的な例については、以下のように構成することもできる。
【００９４】
図６Ａ〜図６Ｅには、マイクロ流路２０２と金属膜２００ｂとの成形工程の一例を説明するための縦断面図を示している。理解しやすくするため、マイクロ流路２０２の１つの流路断面と金属膜２００ｂとを一体的に成形する場合について図示している。マイクロ流路２０２の上面を金属膜２００ｂで構成するとき、基板層本体２００ａと金属膜２００ｂとの間で液体５０のリークを防止することが重要となる。このため、一例として、下記のような成形工程で基板層本体２００ａと金属膜２００ｂとを一体的に固定すれば、液体５０のリークを防止することができる。
【００９５】
まず、図６Ａは、マイクロ流路２０２の１つの流路断面を成形するための第２の基板層２００の成形金型３００の一部を示している。成形金型３００は、マイクロ流路２０２を形成するための大略Ｃ字状のキャビティ３００ａを有している。
【００９６】
次いで、図６Ｂは、キャビティ３００ａ内の上面に金属膜２００ｂを配置した状態を示している。
【００９７】
次いで、図６Ｃは、図６Ｂのキャビティ３００ａ内に、第２の基板層２００の基板層本体２００ａ用の合成樹脂３０１、例えば、ＰＤＭＳを射出成形して充填した状態を示している。
【００９８】
次いで、図６Ｄは、キャビティ３００ａ内から「ＰＣＲ部品」の成形品を取り出した状態を示している。成形品は、基板層本体２００ａと金属膜２００ｂとが一体的に固定されている。この成形品で構成されるマイクロ流路２０２の１つの流路断面の上面の角部では、合成樹脂のヒダ３０２が形成される。すなわち、アルミニウム等の熱伝導性の高い金属で構成された金属膜２００ｂを先にキャビティ３００ａ内に入れておき、後でＰＤＭＳなどの合成樹脂３０１をキャビティ３００ａ内に注入して、マイクロ流路２０２の部分の「ＰＣＲ部品」を形成する。こうすることにより、「ＰＣＲ部品」において、基板層本体２００ａのＰＤＭＳが、金属膜２００ｂの金属に接触する部分である角部で、滑らかなヒダ３０２を形成して、金属膜２００ｂの端部が基板層本体２００ａ内に埋め込まれた状態となる。この結果、このＰＤＭＳのヒダ３０２が、液体５０のリーク防止効果を発揮することができる。図６Ｅは、このヒダ３０２の部分の拡大縦断面図である。マイクロ流路２０２内に液体５０が充填されると、液体５０の内部圧力がヒダ３０２の部分に作用すると、ヒダ３０２が金属膜２００ｂに押さえつけられるようになり、ヒダ３０２と金属膜２００ｂとの間での液体５０のリーク、言い換えれば、基板層本体２００ａと金属膜２００ｂとの間での液体５０のリークを効果的に防止することができる。
【００９９】
また、前記実施形態では、加熱冷却素子１１の例としてペルチェ素子を使用しているが、ペルチェ素子の代わりに、温水と冷水とを流して液体を加熱冷却する熱交換器でもよい。
【０１００】
また、前記実施形態では、加熱冷却制御装置２０の筐体２０ａにペルチェ素子１１とバルブ５１，５２のバルブ制御部１０４とが固定された例では、ペルチェ素子１１の金属膜２００ｂに対する接触配置と、バルブ５１，５２の駆動とが連動することになるが、この例において、ペルチェ素子１１又はバルブ制御部１０４を筐体２０ａに対して可動にすれば、連動させずに、それぞれ昇降させることができる。
【０１０１】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本開示にかかるマイクロ流路チップ、ＰＣＲ方法、及び加熱冷却制御装置は、加熱冷却素子の熱の拡散を低減するとともに、加熱冷却素子により検知対象の液体の温度の即応性を向上させることができ、ＤＮＡなどの検知におけるＰＣＲ法を実行するマイクロ流路チップ、ＰＣＲ方法、及び加熱冷却制御装置などに有効である。
【符号の説明】
【０１０３】
１    マイクロ流路システム（すなわち、マイクロ流路装置）
１０  マイクロ流路チップ
１１  加熱冷却素子
１１ａ  ペルチェ素子の表面の凹凸
１２  電源
１３  加熱冷却制御部
２０  加熱冷却制御装置
２０ａ  筐体
５０  検知対象の液体
５１  導入側開閉バルブ
５１ａ  バルブ本体
５１ｂ  支持部
５１ｃ  凹部
５２  排出側開閉バルブ
５２ａ  バルブ本体
５２ｂ  支持部
５２ｃ  凹部
１００  第１の基板層
１００ａ  第１の基板層本体
１００ｂ  裏板
１０１  導入流路
１０１ａ  第１の流路
１０１ｂ  第２の流路
１０１ｃ  導入開口部
１０１ｄ  第５の流路
１０１ｅ  一対の立ち上がり流路
１０２  排出流路
１０２ａ  第３の流路
１０２ｂ  第４の流路
１０２ｃ  排出開口部
１０２ｄ  第６の流路
１０２ｅ  一対の立ち上がり流路
１０４  バルブ制御部
１０４ａ  第１の突起
１０４ｂ  第２の突起
１０４ｃ  第１アクチュエータ
１０４ｄ  第２アクチュエータ
１０４ｅ  アクチュエータ制御部
２００  第２の基板層
２００ａ  基板層本体
２００ｂ  金属膜
２００ｅ  固定用のネジ穴
２０２  マイクロ流路
２０２ａ  第１の端部
２０２ｂ  第２の端部
２５０  Ｓ字状の金属膜
２５１  複数の小さな円形の金属膜
３００  成形金型
３００ａ  キャビティ
３０１  基板層本体成形用の合成樹脂
３０２  ヒダ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
2017029136.tif 000006
【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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