微流路芯片、PCR方法以及加热冷却控制装置与流程

本公开涉及在对检测对象的液体进行PCR处理时所使用的微流路芯片、PCR方法以及加热冷却控制装置。

背景技术：

在专利文献1中公开了一种具有用于使各种反应进行的反应区域、以及具有发热物和液体并对反应区域的加热进行控制的加热控制场的加热反应用微芯片。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-85530号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

专利文献1的微芯片，为了向反应区域传递热，经由液体使发热物的热向反应区域传递。关于利用液体进行的热传播的适应性，则没做考虑。

因此，本公开的目的在于解决所述问题，提供一种能够在对检测对象的液体进行PCR处理时通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性的微流路芯片、PCR方法以及加热冷却控制装置。

用于解决问题的手段

本公开的一技术方案的PCR方法是使用具备微流路芯片和加热冷却控制装置的微流路装置对检测对象的液体进行PCR处理的PCR方法，其中，

(a)准备具备所述微流路芯片和所述加热冷却控制装置的所述微流路装置，

所述微流路芯片具有：

第1基板层，其具有导入流路和排出流路；和

第2基板层，其配置在所述第1基板层之上，具有第2基板层本体和金属膜，

所述第2基板层本体具有与所述导入流路和所述排出流路连接且填充有所述检测对象的液体的微流路，

所述金属膜构成所述微流路的上面，

所述加热冷却控制装置具备：

加热冷却元件，其与所述第2基板层的所述金属膜接触地配置，对所述金属膜进行加热冷却；

电源，其向所述加热冷却元件施加电压；以及

加热冷却控制部，其对从所述电源向所述加热冷却元件施加的所述电压进行控制，

(b)通过所述加热冷却控制部对从所述电源向所述加热冷却元件施加的所述电压进行控制，使所述微流路中的所述检测对象的液体的温度变化来进行PCR处理。

发明效果

根据本公开的所述技术方案，能够减少加热冷却元件的热的扩散，并且能够通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性。

附图说明

图1A是示出一实施方式的微流路装置的整体结构的立体图。

图1B是从上方观察所述实施方式的微流路装置的微流路部分得到的立体图。

图1C是从下方观察所述实施方式的微流路装置的微流路部分得到的立体图。

图2A是示出在所述实施方式的微流路装置中载置加热冷却元件之前的状态下的微流路等的纵剖视图。

图2B是示出在图2A的微流路装置中载置加热冷却元件之前的状态下的微流路等的局部透视俯视图。

图2C是示出在图2A的微流路装置中载置有加热冷却元件的状态下的微流路等的纵剖视图。

图2D是示出在所述实施方式的变形例的微流路装置中载置有加热冷却元件的状态下的微流路等的纵剖视图。

图2E是示出在图2D的所述实施方式的变形例的微流路装置中载置有加热冷却元件的状态下的微流路等的局部透视俯视图。

图3A是示出微流路装置的处理流程的微流路等的纵剖视图。

图3B是示出微流路装置的处理流程的微流路等的纵剖视图。

图3C是示出微流路装置的处理流程的微流路等的纵剖视图。

图3D是示出微流路装置的处理流程的微流路等的纵剖视图。

图3E是示出微流路装置的处理流程的微流路等的纵剖视图。

图3F是示出微流路装置的处理流程的流程图。

图4A是示出金属膜相对于微流路的配置的俯视图(其中，为了明确区分金属膜和基板层本体，分别附上影线来表示)。

图4B是示出金属膜的变形例的俯视图(其中，为了明确区分金属膜和基板层本体，分别附上影线来表示)。

图4C是图4B的4C-4C线的剖视图。

图5A是用于说明加热冷却元件与金属膜的关系的放大剖视图。

图5B是示出金属膜的变形例的放大剖视图。

图5C是图5B的金属膜的变形例的俯视图(其中，为了明确区分金属膜和基板层本体，分别附上影线来表示)。

图6A是用于说明微流路和金属膜的成形工序的纵剖视图。

图6B是用于说明微流路和金属膜的成形工序的纵剖视图。

图6C是用于说明微流路和金属膜的成形工序的纵剖视图。

图6D是用于说明微流路和金属膜的成形工序的纵剖视图。

图6E是用于说明微流路和金属膜的成形工序的局部放大纵剖视图。

具体实施方式

以下，基于附图对本公开的实施方式进行详细说明。

以下，在参照附图对本公开的る实施方式进行详细说明之前，先对本公开的各种技术方案进行说明。

根据本公开的第1技术方案，提供一种PCR方法，使用具备微流路芯片和加热冷却控制装置的微流路装置对检测对象的液体进行PCR处理，其中，

(a)准备具备所述微流路芯片和所述加热冷却控制装置的所述微流路装置，

所述微流路芯片具有：

第1基板层，其具有导入流路和排出流路；和

第2基板层，其配置在所述第1基板层之上，具有第2基板层本体和金属膜，

所述第2基板层本体具有与所述导入流路和所述排出流路连接且填充有所述检测对象的液体的微流路，

所述金属膜构成所述微流路的上面，

所述加热冷却控制装置具备：

加热冷却元件，其与所述第2基板层的所述金属膜接触地配置，对所述金属膜进行加热冷却；

电源，其向所述加热冷却元件施加电压；以及

加热冷却控制部，其对从所述电源向所述加热冷却元件施加的所述电压进行控制，

(b)通过所述加热冷却控制部对从所述电源向所述加热冷却元件施加的所述电压进行控制，使所述加热冷却元件的温度变化，

(c)通过所述加热冷却元件的热经由所述金属膜向所述微流路中的所述液体传导，从而使所述液体的温度变化来进行PCR处理。

根据本公开的所述技术方案，能够减少加热冷却元件的热的扩散，并且能够通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性。

根据本公开的第2技术方案，提供第1技术方案所述的PCR方法，

所述微流路芯片还具备：

导入侧开闭阀，其对所述导入流路进行开闭；和

排出侧开闭阀，其对所述排出流路进行开闭，

所述加热冷却控制装置还具备分别对所述导入侧开闭阀和所述排出侧开闭阀进行开闭控制的阀控制部，

在所述(b)的所述PCR处理之前，

(d)在所述微流路中填充有所述液体的状态下，通过所述阀控制部的控制分别将所述导入侧开闭阀和所述排出侧开闭阀关闭，

之后，进行所述(b)的所述PCR处理。

根据本公开的所述技术方案，能够起到可获取在PCR处理中所述液体不会漏出的构造这样的效果。

根据本公开的第3技术方案，提供第1或第2技术方案所述的PCR方法，

所述第2基板层本体由聚二甲基硅氧烷构成，所述金属膜由铝构成。

根据本公开的所述技术方案，通过使用热传导率比聚二甲基硅氧烷高的铝，能够起到所述加热冷却元件的加热及冷却能够快速实现这样的效果。

根据本公开的第4技术方案，提供第1～第3技术方案中任一技术方案所述的PCR方法，

所述加热冷却元件是珀耳帖元件。

根据本公开的所述技术方案，能够通过珀耳帖元件升降至任意的温度，向所述金属膜传递热来进行PCR处理。

根据本公开的第5技术方案，提供第1～第4技术方案中任一技术方案所述的PCR方法，

所述金属膜包含沿着所述微流路且彼此隔开间隔地配置的多个金属膜。

根据本公开的所述技术方案，即使在所述加热冷却元件的表面存在凹凸或翘曲的情况下，也能够高效地与所述金属膜接触，因而能够高效地进行加热冷却处理。

根据本公开的第6技术方案，提供第2技术方案所述的PCR方法，

进一步，(e)在所述(b)的所述PCR处理之后，将所述导入侧开闭阀打开且将所述排出侧开闭阀打开，由此将进行了所述PCR处理后的液体从所述排出侧开闭阀排出。

根据本公开的所述技术方案，除了能够形成在PCR处理中所述液体不会漏出的构造之外，还能够在任意的定时取出所述液体。

根据本公开的第7技术方案，提供第1～第6技术方案中任一技术方案所述的PCR方法，

在所述(b)的所述PCR处理中，所述加热冷却控制部基于所述液体的种类与所述加热冷却元件的所述电压、施加时间以及所述温度之间的关系信息，根据所述液体的种类来控制所述加热冷却元件的温度变化。

根据本公开的所述技术方案，能够高效地控制加热冷却的时间。

根据本公开的第8技术方案，提供一种微流路芯片，用于通过加热冷却元件对检测对象的液体进行PCR处理，具备：

第1基板层，其具有导入流路和排出流路；和

第2基板层，其配置在所述第1基板层之上，具有第2基板层本体和金属膜，

所述第2基板层本体具有与所述导入流路和所述排出流路连接且填充有所述检测对象的液体的微流路，

所述金属膜构成所述微流路的上面，

在所述加热冷却元件与所述金属膜接触的状态下，通过所述加热冷却元件使从所述导入流路导入并填充至所述微流路的所述检测对象的液体的温度变化，来进行PCR处理。

根据本公开的所述技术方案，能够减少加热冷却元件的热的扩散，并且能够通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性。

根据本公开的第9技术方案，提供第8技术方案所述的微流路芯片，

所述微流路芯片具有：

导入侧开闭阀，其对所述导入流路进行开闭；和

排出侧开闭阀，其对所述排出流路进行开闭。

根据本公开的所述技术方案，能够通过按压导入侧开闭阀或排出侧开闭阀而在任意的时间将所述液体的流动切断。

根据本公开的第10技术方案，提供第8或第9技术方案所述的微流路芯片，

所述第2基板层本体由聚二甲基硅氧烷构成，

所述金属膜由铝构成。

根据本公开的所述技术方案，由所述加热冷却元件传递的加热冷却效果使热不容易逃逸到所述第2基板本体，使热容易留在所述金属膜中。

根据本公开的第11技术方案，提供第8～第10技术方案中任一技术方案所述的微流路芯片，

所述微流路芯片的所述第2基板层的所述金属膜的端部被埋入所述第2基板层本体内。

根据本公开的所述技术方案，由于金属膜的端部被埋入第2基板层本体内，所以能够发挥液体的泄漏防止效果。

根据本公开的第12技术方案，提供一种加热冷却控制装置，对保持于微流路芯片的检测对象的液体进行PCR处理，

所述微流路芯片具备：

第1基板层，其具有导入流路和排出流路；

第2基板层，其具有第2基板层本体和金属膜，配置在所述第1基板层之上，所述第2基板层本体具有分别与所述导入流路和所述排出流路连接且用于储存所述检测对象的液体的微流路，所述金属膜构成所述微流路的上面；

导入侧开闭阀，其对所述导入流路进行开闭；以及

排出侧开闭阀，其对所述排出流路进行开闭，

所述加热冷却控制装置还具备：

阀控制部，其分别对所述导入侧开闭阀和所述排出侧开闭阀进行开闭控制；

加热冷却元件，其与所述第2基板层的所述金属膜接触来对所述金属膜进行加热冷却，由此，经由所述金属膜使所述检测对象的液体的温度变化来进行PCR处理；

电源，其向所述加热冷却元件施加电压；以及

加热冷却控制部，其对向所述加热冷却元件施加的所述电压进行控制，从而对所述加热冷却元件的加热冷却进行控制。

根据本公开的所述技术方案，能够减少加热冷却元件的热的扩散，并且能够通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性。

(实施方式)

以下，一边参照图面，一边说明一实施方式。

图1A示出本公开的一实施方式的微流路装置即微流路系统1的整体结构的立体图。图1B以及图1C示出从上方和背侧观察本实施方式的微流路装置的微流路部分得到的立体图。图1A～图1C所示的微流路系统1具备微流路芯片10和作为加热冷却控制装置的一例的加热冷却控制装置20。微流路芯片10具备第1基板层100和第2基板层200。加热控制装置20具备加热冷却元件11、电源12以及加热冷却控制部13。

微流路系统1对微流路芯片10中的检测对象的液体50进行通过PCR(polymerase chain reaction：聚合酶链反应)法使DNA放大扩增的处理。具体而言，通过加热冷却元件11、电源12以及加热冷却控制部13，对微流路芯片10中的检测对象的液体50的温度进行控制。检测对象的液体50包括遗传基因(即，DNA)。

(微流路芯片10)

图2A～图2C分别示出微流路芯片10的纵剖视图和俯视图。

微流路芯片10具备第1基板层100和第2基板层200。

(第1基板层100)

如图2A和图2B所示，第1基板层100由具备导入流路101和排出流路102的第1基板层本体100a、以及固定于第1基板层本体100a的下面的背板100b构成。此外，在图1A中，虽然由背板100b构成第1基板层100的流路101、102等的底面，但若将导入流路101和排出流路102构成在第1基板层本体100a内，则也可以不需要背板100b。

第1基板层本体100a的材料例如是聚二甲基硅氧烷(PDMS：dimethylpolysiloxane)、聚碳酸酯、丙烯酸树脂(PMMA：polymethyl methacrylate)或硅。背板100b的材料例如是聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、丙烯酸树脂、硅或玻璃。

导入流路101具有第1流路101a、第2流路101b以及第5流路101d。

第1流路101a经由后述的导入侧开闭阀51而在与第1基板层100的膜面平行的方向上延伸。

第2流路101b连接于第1流路101a的下游端侧，在与膜面大致正交的方向(即，第2基板层200侧的方向)上延伸并在厚度方向上贯通第1基板层100。

第5流路101d连接于第1流路101a的上游端侧，在与膜面大致正交的方向(即，第2基板层200侧的方向)上延伸并在厚度方向上贯通第1基板层100。

排出流路102具有第3流路102a、第4流路102b以及第6流路102d。

第3流路102a在与膜面大致正交的方向上延伸并在厚度方向上贯通第1基板层100。

第4流路102b经由后述的排出侧开闭阀52而在与第1基板层100的膜面平行的方向上延伸。

第6流路102d连接于第4流路102b的下游端侧，在与膜面大致正交的方向上延伸并在厚度方向上贯通第1基板层100。

(第2基板层200)

如图2A以及图2B所示，第2基板层200配置在第1基板层100之上，至少具备在内部中央部具有微流路202的第2基板层本体200a和固定于基板层本体200a的中央部的上部而构成微流路202的上面的金属膜200b。

金属膜200b的周围进入基板层本体200a内，形成为如金属膜200b的周围被O环压入这样的形状。通过这样构成，能够通过用基板层本体200a的材料将热传导性高的金属膜200b的一部分覆盖，来使金属膜200b与基板层本体200a的接触面积增加，从而构成极力抑制了液体50的泄漏的构造。此外，在图1A等中，200e是将第2基板层200固定到第1基板层100时的固定用的螺纹孔。

金属膜200b具有与加热冷却元件11直接接触的外面和与检测对象的液体50直接接触的内面。金属膜200b例如是热传导性高的铝。若在微流路202内填充液体50，则液体50会与微流路202的上面的金属膜200b直接接触，能够如后述那样从金属膜200b对液体50进行传热。

第2基板层200的材料例如是硅系的树脂。硅系的树脂具体而言例如是聚二甲基硅氧烷。也就是说，通过用热传导性低的材料构成第2基板层200，来减少从加热冷却元件11向金属膜200b传递的热向基板层本体200a的扩散。而且，通过用热传导性高的金属构成与检测对象的液体50直接接触的第2基板层200的上面的金属膜200b，容易利用加热冷却元件11而经由金属膜200b来对检测对象的液体50的温度进行控制。

第2基板层200也可以还一体地具有导入侧开闭阀51、排出侧开闭阀52、导入开口部101c和排出开口部102c。

导入侧开闭阀51在导入流路101的第1流路101a的中间部附近作为第2基板层200的一部分而一体地形成。

导入侧开闭阀51由阀本体51a、始终对阀本体51a施力来将其保持在开位置I且能够弹性变形的薄壁的支撑部51b、以及形成于阀本体51a的底面的凹部51c构成。导入流路101的第1流路101a的中间部的一对立起流路101e的开口端分别与凹部51c相对。由此，在通过支撑部51b的作用力而阀本体51a位于上端位置即开位置I时，一对立起流路101e经由凹部51c而连通。因此，例如，检测对象的液体50能够从导入开口部101c经由导入流路101的第1流路101a以及第2流路101b而导入微流路202。另一方面，在抵抗支撑部51b的作用力而使阀本体51a下降并处于闭位置II时，一对立起流路101e通过凹部51c的底面的弹性变形而被堵住，第1流路101a在中间部被封堵，检测对象的液体50能够填充保持在导入流路101以及微流路202内。通过这样的导入侧开闭阀51的开闭，能够对在第1流路101a中流动的液体50的导入以及填充保持进行控制。

排出侧开闭阀52在排出流路102的第4流路102b的中间部附近作为第2基板层200的一部分而一体地形成。

排出侧开闭阀52与导入侧开闭阀51同样，由阀本体52a、始终对阀本体52a施力来将其保持在开位置I且能够弹性变形的薄壁的支撑部52b、以及形成于阀本体52a的底面的凹部52c构成。排出流路102的第4流路102b的中间部的一对立起流路102e的开口端分别与凹部52c相对。由此，在通过支撑部52b的作用力而阀本体52a位于上端位置即开位置I时，一对立起流路102e经由凹部52c而连通。因此，例如，能够将检测对象的液体50从微流路202经由排出流路102的第3流路102a以及第4流路102b而从排出开口部102c排出。另一方面，在抵抗支撑部52b的作用力而使阀本体52a下降并位于闭位置II时，一对立起流路102e通过凹部52c的底面的弹性变形而被堵住，第4流路102b在中间部被封堵，检测对象的液体50能够填充保持在微流路202以及排出流路102内。通过这样的排出侧开闭阀52的开闭，能够对在第4流路102b中流动的液体的排出进行控制。

此外，例如也可以是，导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52通常被保持为通过支撑部51b、52b的作用力而位于开位置I的状态，在将导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52关闭时，抵抗支撑部51b、52b的作用力而对导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52进行按压控制以使其位于闭位置II。

微流路202具有与导入流路101的下游侧端部连接的第1端部202a和与排出流路102的上游侧端部连接的第2端部202b，形成为从第1端部202a朝向第2端部202b例如呈S字状蜿蜒。微流路202的上端面中，在第2基板层200的中央部的上部固定的例如圆形的加热冷却用金属膜200b的内面露出。换言之，以尽量使液体与金属膜200b的内面接触的方式，使微流路202呈S字状蜿蜒，从而使得微流路202内的液体50能够高效地与面积小的金属膜200b接触。由此，从第1基板层100的导入流路101的第1流路101a的下游侧端部向微流路202的第1端部202a的内部导入检测对象的液体50，一边与金属膜200b接触而被加热冷却，一边在微流路202中蜿蜒流动。然后，从微流路202的第2端部202b向第1基板层100的排出流路102的上游侧端部排出检测对象的液体50。

加热冷却元件11以能够接触的方式配置于第2基板层200中的构成微流路202的上面的金属膜200b的外面。通过使金属膜200b的外面与加热冷却元件11接触，能够经由第2基板层200的上面的金属膜200b将加热冷却元件11的热高效地传递给检测对象的液体50。

导入流路101的上游端经由导入侧开闭阀51而连接有导入开口部101c。

导入开口部101c是具有倾斜面的凹部，在厚度方向上贯通第2基板层200而连接于第5流路101d的上游端。例如，通过泵或滴管(spuit)等向导入开口部101c供给检测对象的液体50。于是，检测对象的液体50从导入流路101的第5流路101d进入第1流路101a，在第1流路101a中流动而从第2流路101b导入第2基板层200的微流路202。

另外，排出流路102的下游端经由排出侧开闭阀52连接有排出开口部102c。

排出开口部102c是具有倾斜面的凹部，在厚度方向上贯通第2基板层200而连接于第6流路102d的下游端。在PCR处理后，检测对象的液体50从第2基板层200的微流路202向排出流路102的第3流路102a排出，在第4流路102b中流动而从第6的流路102d以及排出开口部102c输出至例如DNA检测装置(未图示)。

(加热冷却控制装置20)

加热冷却控制装置20具备壳体20a、固定于壳体20a的下面中央部的加热冷却元件11、电源12以及加热冷却控制部13。而且，加热冷却控制装置20也可以在壳体20a的下面的两侧分别具备阀控制部104。

电源12和加热冷却控制部13能够配置于壳体20a的内部或外部。

在加热控制装置20的壳体20a的中央部的下面固定加热冷却元件11，在加热冷却元件11的两侧具备阀控制部104。由此，若将壳体20a设置成载置在微流路芯片10上，则加热冷却元件11被载置在金属膜200b上并与金属膜200b接触，若用加热冷却元件11对金属膜200b进行加热冷却，则能够对保持在微流路芯片10的微流路202内的液体50实施PCR处理，能够使DNA放大扩增。

加热冷却元件11在配置于第2基板层200的上面的状态下对微流路芯片10的微流路202内的检测对象的液体50进行加热或冷却。加热冷却元件11例如是珀耳帖(Peltier)元件。

加热冷却元件11经由电布线与加热冷却控制部13和电源12电连接。电源12对加热冷却元件11施加电压。

加热冷却控制部13例如参照液体50的种类与预先设定的温度、施加时间以及电压之间的关系信息或基准，来控制来自电源12的电压施加，从而控制加热冷却元件11的温度。预先设定的关系信息或基准是公知的用于PCR法中的温度控制的关系信息或基准。公知的PCR法例如请参照文献(“Polymerase Chain eaction：Applications in Environmental Microbiology”，R.J.Steffan et al.，Annu.Rev.Microbiol.1991，45，pp.137-161)。

阀控制部104对导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52的开闭进行控制。

例如，作为阀控制部104的一例，如图2C所示，在加热冷却控制装置20的壳体20a的下部的加热冷却元件11的两侧，由向下突出而固定的第1突起104a和第2突起104b构成。在加热冷却元件11与壳体20a一起被载置在微流路芯片10的金属膜200b上并与金属膜200b接触时，第1突起104a将导入侧开闭阀51向下按压来使其弹性变形，从而使导入侧开闭阀51关闭，并且，第2突起104b将排出侧开闭阀52向下按压来使其弹性变形，从而使排出侧开闭阀52关闭。也就是说，在加热冷却元件11被载置在微流路芯片10的金属膜200b上的期间，导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52通过第1突起104a和第2突起104b而都被保持为关闭的状态(即，闭位置II)。相反，在加热冷却元件11从微流路芯片10的金属膜200b上向上方离开的期间，导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52从第1突起104a和第2突起104b的按压得到解放而保持为打开的状态(即，开位置I)。与加热冷却元件11和阀控制部104一体的壳体20a的升降动作能够使用马达和滚珠丝杠的直动机构或者气缸等公知的升降装置来进行。

因此，例如，在第1流路101a、微流路202以及第4流路102b配置了具有预定以上的容量的检测对象的液体50之后，通过利用阀控制部104将加热冷却元件11载置在微流路芯片10之上，将导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52同时关闭。

另外，阀控制部104也可以取代图2C的例子而由图2D和图2E所示的其他例子构成。该阀控制部104的另一例由能够在上下方向上伸缩的由形状记忆合金构成的第1及第2致动器104c、104d、以及对第1及第2致动器104c、104d各自的伸缩进行控制的致动器控制部104e构成。若用形状记忆合金构成第1及第2致动器104c、104d，则反应性好且不需要大的驱动力，因此有利于微流路系统1的小型化。若利用致动器控制部104e对各个形状记忆合金施加电压或者停止施加电压，则第1及第2致动器104c、104d被驱动或者停止驱动，从而各自伸缩动作受到控制。通过第1及第2致动器104c、104d的伸缩动作来控制导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52的开闭。例如，在关闭导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52时，使第1及第2致动器104c、104d进行伸展动作，抵抗支撑部51b、52b的作用力而将导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52向下方按压。于是，使导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52抵抗支撑部51b、52b的作用力而变形，以使其从开位置I下降到闭位置II。相反，在打开导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52时，使第1及第2致动器104c、104d进行收缩动作，消除对导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52的按压力。于是，导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52被支撑部51b、52b的作用力向上方按压，分别从闭位置II上升到开位置I。

加热冷却控制部13和致动器控制部104e可以由包括半导体装置、半导体集成电路(即，IC)或者LSI(即，large scale integration大规模集成电路)的一个或一个以上的电子电路来执行。LSI或IC既可以集成于一个芯片，也可以组合多个芯片来构成。例如，存储元件以外的功能块可以集成于一个芯片。

图3A～图3F示出微流路系统1的处理流程。

(步骤S001)

首先，准备微流路系统1。即，在加热冷却控制装置20的壳体20a的下方设置图3A的微流路芯片10。具体而言，在第2基板层200的上面(即，金属膜200b)的上方配置固定于加热冷却控制装置20的壳体20a的加热冷却元件11。此时，导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52位于开位置I。

此外，在阀控制部104由第1突起104a和第2突起104b构成的情况下，这样，在该步骤S001中，使加热冷却元件11位于从第2基板层200的上面(即，金属膜200b)离开的上方。

另一方面，在阀控制部104由第1及第2致动器104c、104d和致动器控制部104e构成的情况下，如图3B所示，将加热冷却元件11与壳体20a一起载置到第2基板层200的上面(即，金属膜200b)，但在致动器控制部104e中不使第1及第2致动器104c、104d驱动，将各阀51、52保持为开位置I。

(步骤S002)

接着，如图3C所示，从第1基板层100的导入开口部101c向导入流路101内导入检测对象的液体50。

例如，在通过阀控制部104使导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52打开的开位置I的状态下，向导入流路101导入液体50。液体50从导入流路101经由微流路202而填充至排出流路102，在开始从排出流路102的下游端的排出开口部102c排出了检测对象的液体50时，关闭导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52，由此，将检测对象的液体50填充配置于微流路202。此外，也可以利用配置于排出开口部102c的传感器(未图示)对从排出开口部102c排出了检测对象的液体50这一情况进行检测，来对阀51、52进行闭控制。或者，也可以预先求出向导入流路101、微流路202以及排出流路102填充的液体50的容量，在从导入流路101导入了该求出的容量的液体50之后，通过阀控制部104将导入侧开闭阀51和排出侧开闭阀52关闭，从而将检测对象的液体50填充配置于微流路202。而且，阀控制部104也可以参照根据包括液体50的粘性、液体50的导入量、以及导入流路101、微流路202以及排出流路102的容量在内的信息而决定了导入的液体50的容量和从液体导入开始后到关闭导入侧和排出侧开闭阀51、52为止的时间的基准，来对导入侧及排出侧开闭阀51、52进行开闭控制。此外，在利用泵来导入液体50的情况下，也可以相对于按照导入流路101、微流路202和排出流路102的容量/泵的排出流量＝泵的排出次数求出的次数，以有富余的次数量来驱动泵而向导入流路101、微流路202以及排出流路102填充配置液体50。

此外，通过从排出流路102的下游端的排出开口部102c排出检测对象的液体50的一部分，能够在导入液体50之前将位于导入流路101和微流路202的空气从导入流路101、微流路202以及排出流路102排出。

在此，在阀控制部104由第1突起104a和第2突起104b构成的情况下，可以将具有阀控制部104的壳体20a载置于第2基板层200的上面并与该上面接触，来对导入侧及排出侧开闭阀51、52进行闭控制。

另外，在阀控制部104由第1及第2致动器104c、104d和致动器控制部104e构成的情况下，可以利用致动器控制部104e使第1及第2致动器104c、104d驱动，来使导入侧及排出侧开闭阀51、52位于闭位置II。

(步骤S003)

接着，如图3D所示，由加热冷却控制部13参照例如预先设定的基准等PCR处理信息，使用电源12对以接触的方式载置于第2基板层200的金属膜200b上的加热冷却元件11的温度进行加热冷却控制。加热冷却元件11的热经由第2基板层200的上面(即，金属膜200b)传递给微流路202内的检测对象的液体50。由此，对微流路202内的检测对象的液体50执行PCR处理。例如，作为PCR处理的一例，将95℃下的30秒钟的退火(annealing)处理、72℃下的30秒钟的改性处理和60℃下的30秒钟的伸长处理作为1个循环，重复30次。

(步骤S004)

在执行PCR处理后，如图3E所示，用阀控制部104对导入侧及排出侧开闭阀51、52进行开控制而使其位于开位置I。之后，从第1基板层100的导入开口部101c向导入流路101内供给纯水或空气等气体，从导入流路101、微流路202以及排出流路102排出液体50。以此结束一系列处理。

根据本实施方式，将保持检测对象的液体50的微流路202的上面用热传导性比上面以外的第2基板层200好的金属膜200b构成，金属膜200b和液体50能够直接接触。因此，能够减少加热冷却元件11的热经由金属膜200b而扩散的情况，并且能够通过加热冷却元件11提高检测对象的液体50的温度的适应性。

此外，本公开不限于所述实施方式，能够以其他各种技术方案来实施。

例如，在所述实施方式中，虽然以图4A所示的圆形对金属膜200b进行了说明，但不限于此，也可以如图4B和图4C所示，是沿着微流路202的形状的形状。例如，在图4B和图4C中，微流路202的形状是S字状，所以金属膜250设为S字状的形状。这样一来，金属膜250中不与液体50接触的部分消失，能够通过液体50高效地传递来自加热冷却元件11的热。

另外，金属膜200b、250不限于如图5A所示那样由一张膜构成，也可以如图5B和图5C所示那样，由以沿着S字状的微流路202且彼此隔开间隔而散布的方式配置的多个较小的圆形的金属膜251b构成。当然，也可以不是S字状而是在图4B和图4C那样的圆形内由许多小的圆形的金属膜构成。在这样的情况下，在散布的金属膜251与金属膜251之间存在合成树脂的第2基板层200的基板层本体200a，因此能够通过基板层本体200a的弹性力，与作为加热冷却元件11的一例的珀耳帖元件的表面的凹凸11a对应地，使配置有金属膜251的表面成为凹凸。由此，金属膜251b能够与珀耳帖元件的表面的凹凸11a紧贴接触。作为金属膜251b，除了以圆形散布之外，还可以构成为以椭圆形等任意的形状散布。

这样，若通过基板层本体200a的弹性力使金属膜251b与珀耳帖元件的表面加压接触，则珀耳帖元件11与金属膜251b之间的凹凸11a所引起的间隙被消除，能够提高珀耳帖元件11与金属膜251b之间的热传导效率。这样，在用珀耳帖元件的下面按压金属膜251b时，基板层本体200a能够起到作为用于使金属膜251b高效地接触的缓冲材料的作用。

另外，关于微流路202中的金属膜200b的液体泄漏防止的具体例子，也可以如以下那样构成。

图6A～图6E示出了用于说明微流路202和金属膜200b的成形工序的一例的纵剖视图。为了容易理解，针对将微流路202的1个流路截面和金属膜200b一体地成形的情况进行了图示。在用金属膜200b构成微流路202的上面时，在基板层本体200a与金属膜200b之间防止液体50的泄漏变得重要。因此，作为一例，若以如下所述的成形工序将基板层本体200a与金属膜200b一体地固定，则能够防止液体50的泄漏。

首先，图6A示出了用于使微流路202的1个流路截面成形的第2基板层200的成形模具300的一部分。成形模具300具有用于形成微流路202的大致C字状的腔体300a。

接着，图6B示出了在腔体300a内的上面配置有金属膜200b的状态。

接着，图6C示出了在图6B的腔体300a内通过射出成形而填充有第2基板层200的基板层本体200a用的合成树脂301、例如PDMS的状态。

接着，图6D示出了从腔体300a内取出了“PCR部件”的成形品后的状态。成形品中，基板层本体200a和金属膜200b一体地固定。在由该成形品构成的微流路202的1个流路截面的上面的角部处，形成合成树脂的弯折处302。即，将由铝等热传导性高的金属构成的金属膜200b先放入腔体300a内，之后将PDMS等合成树脂301注入到腔体300a内，形成微流路202的部分的“PCR部件”。这样一来，在“PCR部件”中，基板层本体200a的PDMS成为在与金属膜200b的金属接触的部分即角部处形成平滑的弯折处302而金属膜200b的端部被埋入基板层本体200a内的状态。其结果，该PDMS的弯折处302能够发挥液体50的泄漏防止效果。图6E是该弯折处302的局部的放大纵剖视图。若在微流路202内填充液体50，则液体50的内部压力会作用于弯折处302的部分，于是，弯折处302会被按压于金属膜200b，能够有效地防止弯折处302与金属膜200b之间的液体50的泄漏，换言之即基板层本体200a与金属膜200b之间的液体50的泄漏。

另外，在所述实施方式中，虽然使用了珀耳帖元件作为加热冷却元件11的例子，但也可以取代珀耳帖元件而使用使温水和冷水流动来对液体进行加热冷却的热交换器。

另外，在所述实施方式中，在加热冷却控制装置20的壳体20a固定有珀耳帖元件11和阀51、52的阀控制部104的例子中，珀耳帖元件11相对于金属膜200b的接触配置与阀51、52的驱动联动，但在该例子中，若使珀耳帖元件11或阀控制部104相对于壳体20a可动，则可以不使其联动而分别使其升降。

此外，通过将所述各种实施方式或变形例中的任意的实施方式或变形例适当组合，能够起到各自具有的效果。另外，能够将实施方式彼此或者实施例彼此或者实施方式与实施例进行组合，并且也能够将不同的实施方式或实施例中的特征彼此进行组合。

产业上的可利用性

本公开的微流路芯片、PCR方法以及加热冷却控制装置能够减少加热冷却元件的热的扩散，并且能够通过加热冷却元件提高检测对象的液体的温度的适应性，对于DNA等的检测中的执行PCR法的微流路芯片、PCR方法以及加热冷却控制装置等是有效的。

标号说明

1 微流路系统(即，微流路装置)

10 微流路芯片

11 加热冷却元件

11a 珀耳帖元件的表面的凹凸

12 电源

13 加热冷却控制部

20 加热冷却控制装置

20a 壳体

50 检测对象的液体

51 导入侧开闭阀

51a 阀本体

51b 支撑部

51c 凹部

52 排出侧开闭阀

52a 阀本体

52b 支撑部

52c 凹部

100 第1基板层

100a 第1基板层本体

100b 背板

101 导入流路

101a 第1流路

101b 第2流路

101c 导入开口部

101d 第5流路

101e 一对立起流路

102 排出流路

102a 第3流路

102b 第4流路

102c 排出开口部

102d 第6流路

102e 一对立起流路

104 阀控制部

104a 第1突起

104b 第2突起

104c 第1致动器

104d 第2致动器

104e 致动器控制部

200 第2基板层

200a 基板层本体

200b 金属膜

200e 固定用的螺纹孔

202 微流路

202a 第1端部

202b 第2端部

250 S字状的金属膜

251 多个小的圆形的金属膜

300 成形模具

300a 腔体

301 基板层本体成形用的合成树脂

302 弯折处