专利名称：微型芯片的流体控制机构及流体控制方法
技术领域：
本发明涉及微型芯片的流体控制机构及流体控制方法，特别是涉及具有使用于化学试样的反应/混合/分离/分析、或基因分析等的多个反应槽及试样槽，进而用微细的流路连接在反应槽及试样槽之间的微型分析用芯片。
背景技术：
近年来，如庄子习一 “生物化学微型化学分析系统微型机器技术”(非专利文献I)或特开2002-214241号(专利文献2)所记载，在微型反应器、微阵列及称为“Lab on achip”的一枚微小的芯片上使样品或液体试样反应而进行基因分析的研究增多，并研究有依次输送微量的液体试样的机构或控制微量的液体试样的机构。非专利文献I作为“2.使用微型机械元件的μ TAS”，公开有在一枚底座上由[试样导入机构或对载体溶液、样品流动进行控制的泵及与试药的混合/反应器、成分分离部以及传感器部]构成的结构。在该非专利文献I中公开有“但是，综合性的实用例还很少，微型阀或微型泵等的微型流体控制元件是实用上重要的研究课题”。再者，在非专利文献I中公开有，在底座上将作为输送机构的微型泵或样品喷射器等多个复杂的输送机构搭载于一枚底座上的结构。此外，在上述专利文献2中，记载有“在流路21、23组入微型泵30”(参照段落号“ 0039 ” )，并在微型芯片内设置输送机构。此外，作为其它的现有技术，有特开2004-226207号(专利文献3)。在专利文献3中，公开有使用了隔膜的输送机构。具体来说，使用有，隔膜部件，其由具有可弹性的隔壁构成并与隔壁的外表面接触；非压缩性介质，其对隔膜部件进行驱动。并且，在专利文献3中，正确地控制“非压缩性介质”的密闭容器的体积变化，其体积变化驱动隔膜部件并控制液体的流量。但是，非专利文献I及专利文献2所示的现有技术将试样的输送机构设置在微型芯片内或微型芯片上，在连续进行基因分析时，为了防止相互污染而需要细致的清洗工序。进而，微型芯片成为大型化、高价。为了防止该相互污染，优选一次性的微型芯片。此外，专利文献3所示的现有技术必须使用非压缩性介质而不能使用压缩性介质。
发明内容
因此， 本发明鉴于上述现有技术的问题点，其目的在于提供一种如下的微型芯片的流体控制机构及流体控制方法，即，通过将输送机构与微型芯片独立设置，能够实现使芯片不为高功能化而为廉价的一次性产品，使装置小型/轻量化、高速化、低消耗电力化、回路/装置结构简单化、低价格、提高可靠性及操作性。为实现上述目的，本发明涉及一种对试样进行预先规定的处理的微型芯片的流体控制机构，其特征在于，包括:填充试样的试样部；使所述试样发生混合反应的第一反应部及第二反应部；用于对所述试样或气体进行废弃的废弃部；对所述试样部与所述第一反应部进行连接的第一流路；对所述第一反应部与所述第二反应部进行连接的第二流路；对所述第一反应部与所述废弃部进行连接的第三流路，所述第一流路及第二流路设在所述试样部、所述第一反应部及第二反应部的下方，所述第三流路设在所述第一反应部和所述废弃部的上方。另外，本发明还提供一种对试样进行预先规定的处理的微型芯片的流体控制方法，其特征在于，向试样部填充试样，使所述试样在第一反应部及第二反应部发生混合反应，在废弃部对所述试样或气体进行废弃，通过第一流路对所述试样部与所述第一反应部进行连接，通过第二流路对所述第一反应部与所述第二反应部进行连接，通过第三流路对所述第一反应部与所述废弃部进行连接，所述第一流路及第二流路设在所述试样部、所述第一反应部及第二反应部的下方，所述第三流路设在所述第一反应部和所述废弃部的上方。根据本发明，通过废除设置在现有微型芯片内的阀机构而成为简单的流路结构，能够供给一次性且廉价的微型芯片。
图1是表不本发明的第一实施方式中的微型芯片的输送机构结构的剖面立体图。图2是表不本发明的第一实施方式中的微型芯片的输送机构结构的剖面立体图。图3是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的初始状态的剖面立体图。图4是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图5是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图6是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的初始状态的剖面立体图。图7是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图8是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图9是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图10是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图11是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的剖面立体图。图12是表示本发明的另一实施方式的立体图。图13是表示本发明的另一实施方式的立体图。图14是表示本发明的另一实施方式的立体图。图15是表示本发明的另一实施方式的动作状态的剖面图。图16是表示本发明的另一实施方式的动作状态的剖面图。图17是表示本发明的第一实施方式中的微型芯片的动作状态的流程图。
具体实施例方式首先，详细地说明本发明的第一实施方式。
图1是表示使用本发明的第一实施方式涉及的微型芯片并使化学试样反应的装置的结构的剖面立体图。在机架I经由支柱2设置工作台3，进一步在工作台3设置有由O型环6a、6b、6c密封周围的废弃孔5a、5b、5c、管7a、7b、7c。而且,废弃孔5a、5b、5c经由废弃电磁阀18a、18b、18c与设置在机架I上的废弃槽8连接。而且，在工作台3的上表面呈凸状地设置有用于将微型芯片50引导在规定的位置的销10a、10b。而且，在工作台3经由铰链9沿A及B方向能够转动地设置有罩20，其中所述罩20具有紧固螺钉25和用O型环26密封周围且贯通的加压孔22a、22b、22c、22d、22e、22f。再者，在工作台3上的一端在与该紧固螺钉25一致的位置设置有螺钉孔4。另一方面，微型芯片50为板状，设置有用于混合多种试样的反应槽51a、51b、51c和填充反应试样的试样槽52a、52b、52c、52d、52e、52f，并且用流路56a连接用于废弃从反应槽51a、51b、51c溢出的试样的废弃孔53a、53b、53c。而且，在微型芯片50的两端空出有用于引导向工作台3搭载时的位置的销孔55a、55b。再者，以对罩20进行贯通的状态设置的加压孔22a、22b、22c、22d、22e、22f通过管17c、17d、17e、17f与加压电池阀16a、16b、16c、16d、16e、16f的次级侧导通连接。而且，加压电池阀16a、16b、16c、16d、16e、16f的初级侧与蓄压器11连接。再者，在蓄压器11连接有由马达13驱动的泵12和检测内部压力的压力传感器14。另一方面，在执行预先设定的程序的控制器15能够控制动作地连接有加压电池阀16a、16b、16c、16d、16e、16f及废弃电磁阀18a、18b、18c。再者，在控制器15连接有，马达13，其以能够将蓄压器11内的压力控制为规定压力的方式驱动泵12 ;压力传感器14，其检测蓄压器11内的压力并进行反馈。通过以上的结构并根据来自控制器15的指令将蓄压器11内的压力始终保持为规定的压力。图2是表不微型芯片50的详细情况的立体图。微型芯片50为由主板50a、下表面板50b及上表面板50c构成的三层结构,具有贯通主板50a及上表面板50c并为容器形状的试样槽52a、52b、52c、52d、52e、52f。还具有，反应槽51a、51b、51c,它们贯通主板50a并为由下表面板50b及上表面板50c密封的容器孔形状；废弃口 53a、53b、53c，它们贯通主板50a、下表面板50b。而且，试样槽52a、52b与反应槽51a由设置在主板50a的下表面板50b侧的微细的流路56a、56b、56c连接。而且，废弃口 53a与反应槽51a由设置在主板50a的上表面板50c侧的微细的流路56j连接。再者，在废弃口 53a、53b、53c的上端部能够透过流通的液体地设置有过滤器58a、58b、58c。再者，反应槽51a、51b与试样槽52c、52d由主板50a的下表面板50b侧的流路56h、56c、56d连接，废弃口 53b与反应槽51b用主板50a的上表面板50c侧的流路56k连接。再者，反应槽51b、51c与试样槽52e、52f由主板50a的下表面板50b侧的流路561、56e、56f连接，废弃口 53c与反应槽51c用主板50a的上表面板50c侧的流路561连接。另一方面，在微型芯片50的端面作为搭载时的引导机构设置有贯通主板50a、下表面板50b、上表面板50c的销孔55a、55b。再者，在试样槽52a、52b、52c、52d、52e、52f填充有规定量的预先规定的试样57a、57b、57c、57d、57e、57f。通常，试样57a为含有适合解析基因等的化学试样的样品液，试样57b、57c、57d、57e、57f为用于使样品的试样57a依次反应并提取特定的基因的试样液。此时，将试样52a、52b、52c、52d、52e、52f移送到由于表面张力而不能够流出的充分微细的流路 56a、56b、56c、56d、56e、56f 且不漏出。接下来，用图1至图11及图17说明本发明的第一实施方式的动作。第一阶段的动作如图1所示(图17的步骤1701)。将销10a、10b插入销孔55a、55b而将微型芯片50搭载在工作台3上。再者，向B方向转动罩20，将紧固螺钉25与螺钉孔4卡合并紧固。此时，微型芯片50上的试样槽52a、52b、52c、52d、52e、52f 与罩 20 上的加压孔 22a、22b、22c、22d、22e、22f 成为由 O 型环 26 密封且吻合的位置。而且，废弃口 53a、53b、53c、53d、53e、53f由O型环6a、6b、6c在工作台3上密封并固定在与废弃孔5a、5b、5c吻合的位置。第二阶段的动作如图3所示(图17的步骤1701)。图3表示将微型芯片50搭载于工作台3上的初始状态。加压电磁阀16a、16b、16c、16d、16e、16f为无励磁的状态，并遮断用图1表示的蓄压器11内的压力。再者，废弃电磁阀18a、18b、18c也 为无励磁的状态，并遮断从废弃口 53a、53b、53c向废弃槽8的回路的管7a、7b、7c。而且，在试样槽 52a、52b、52c、52d、52e、52f 填充有试样 57a、57b、57c、57d、57e、57f,并且反应槽51a、51b、51c为空状态。第三阶段的动作如图4所示(图17的步骤1702、1703)。如果使加压电磁阀16a及废弃电磁阀18a励磁，则将图1所示的蓄压器11的压力经由加压电磁阀16a、管17a向加压孔22a引导。另一方面，在加压孔22a、22b、22c、22d、22e、22f中，由于加压电磁阀16b、16c、16d、16e、16f为無励磁，因此遮断成为回路结构的管17b、17c、17d、17e、17f。再者，废弃电磁阀18b、18c为无励磁，因此遮断成为回路结构的管7b、7c。由于成为回路结构的管7a为向废弃槽8开放的唯一的回路，因此试样槽52a内的试样57a通过流路56a、56g并经由反应槽51a及废弃孔53a、过滤器58a、管7a、废弃电磁阀18a向废弃槽8引导。此时，流路56a、56g位于反应槽52a的下侧。而且，为了使流路56j成为来自反应槽51a的上方的流出口并产生过滤器58a的通过阻力，在将试样57a向反应槽52a引导后，S卩，在将试样52a残留于反应槽51a的状态下而只将加压气体经由流路56j、废弃孔53a、过滤器58a、管7a、废弃电磁阀18a向废弃槽8引导。S卩，将填充于试样槽52a的试样57a向C方向的反应槽51a输送。此后，通过图1所示的控制器15控制的预先设定的程序使加压电磁阀16a、废弃电磁阀18a成为无励磁并遮断回路。第四阶段的动作如图5所示(图17的步骤1704、1705)。接下来，如果通过来自图1所示的控制器15的信号来励磁加压电磁阀16b、废弃电磁阀18a，则成为经由加压电磁阀16b、管17b、加压孔22b将加压气体向反应槽52b引导并压出试样57b的状态。再者，由于回路关闭加压电磁阀16a、16c、16d、16e、16f及废弃电磁阀18b、18c，因此试样57b与上述显示的动作相同，成为唯一开放的回路，即，成为通过流路56b、56g并经由反应槽51a、流路56j、废弃口 53a、过滤器58a、管7a、废弃电磁阀18a向废弃槽8流出的状态。但是，由于通过所述动作反应槽51a填充有输送来的试样57a，因此新输送来的试样57b与试样57a混合并形成混合试样57ab，并且将超过反应槽51a的容积的混合试样57ab及进一步供给的压缩气体向D方向引导，并经由流路56j、废弃口 53a、过滤器58a、管7a、废弃电磁阀18a向废弃槽8废弃。此后，通过预先设定的程序使加压电磁阀16b、废弃电磁阀18a成为无励磁并遮断回路。其结果,在反应层51a填充混合试样57ab并进行相互间的反应。第五阶段的动作如图6所示(图17的步骤1706、1707)。接下来，如果通过预先设定的程序来励磁加压电磁阀16b、废弃电磁阀18b，则经由加压电磁阀16b、管17b对试样槽52b加压。此时在试样槽52a中，由于关闭加压电磁阀16a，因此经由流路56b、56g将加压气体向反应槽51a引导。另一方面，流路56j、废弃口53a、管7a由于废弃电磁阀18a关闭而成为闭回路，向反应槽51a引导的加压气体在内部蓄积并向上方聚集，从而对已经填充到反应槽51a内的混合试样57ab进行加压。而且，在试样槽52c与试样槽52d中也关闭加压电磁阀16c、16d,进而,在位于反应槽51b的上位的试样槽52e、52f中也关闭加压电磁阀16e、16f，并且反应槽51c的流路561、废弃口 53c、管7c也成为关闭废弃电磁阀18c的状态。其结果，反应槽51a内的混合试样57ab通过E方向即流路56h、反应槽51b、流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b并经由唯一开放的废弃电磁阀18b向废弃槽8引导。再者，向反应槽51b输送的混合试样57ab从反应槽51b的下方流入，但是就排出而言，由于流路56k位于反应槽51b的上方，且由过滤器58b产生通过阻力，因此将混合试样57ab残留在反应槽51b内，并只将加压气体经由流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b、废弃电磁阀18b向废弃槽8排出。其结果,将填充在反应槽51a内的混合试样57ab向反应槽51b输送。此后，通过预先设定的程序使加压电磁阀16b及废弃电磁阀18b为无励磁。第六阶段的动作如图7所示(图17的步骤1708、1709)。如果励磁加压电磁阀16c和废弃电磁阀18b，则经由管17c对填充于试样槽52c的试样57c进行加压，并向唯一开放的朝向F方向的回路，即流路56c、56h、反应槽5lb、流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b、废弃电磁阀18b，废弃槽8引导。此时，将试样57c经由流路56h向已经填充有混合试样57ab的反应槽51b内流入，但是由于流出的流路56k设置在反应槽51b的上方，因此向已经填充的混合试样57ab进一步混合而产生混合试样57abc，且溢出的混合试样57abc与进一步供给的压缩气体一起经由流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b、废弃电磁阀18b向废弃槽8废弃。其结果,在反应槽51b内残留有混合试样57abc。此后,通过预先设定的程序使加压电磁阀16c及废弃电磁阀18b为无励磁。第七阶段的动作如图8所示(图17的步骤1710、1711)。如果励磁加压电磁阀16d和废弃电磁阀18b，则经由管17d对已填充于试样槽52d的试样57d进行加压，并向唯一开放的朝向G方向的回路，即流路56d、56h、反应槽5lb、流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b、废弃电磁阀18b，废弃槽8引导。此时，将试样57d经由流路56d向已经填充有混合试样57abc的反应槽51b内流入而生成混合试样57abcd。再者，由于流路56k设置在反应槽51b的上方，因此溢出的混合试样57abcd与进一步供给的压缩气体经由流路56k、废弃口 53b、过滤器58b、管7b、废弃电磁阀18b而向废弃槽8废弃。其结果，在反应槽51b内残留并填充有混合试样57abcd。此后，通过预先设定的程序使加压电磁阀16b及废弃电磁阀18b为无励磁。第八阶段的动作如图9所示(图17的步骤1712、1713)。如果励磁加压电磁阀16d、废弃电磁阀18c，则经由加压电磁阀16d、管17d对已经输送试样57d的试样槽52d进行加压。此时，由于关闭加压电池阀16a、16b、16d、16e、16f、废弃电磁阀18a、18b，因此对试样槽52d加压的压缩气体经由朝向H方向唯一开放的回路，即流路56d、反应槽51b、流路561、反应槽51c、流路561、废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c，而向废弃槽8引导。另一方面，在反应槽51b已经填充有混合试样57abcd，但是从流路56h流入的压缩气体聚集在反应槽51b的上方，并将混合试样57abcd压出，向流路56i引导，进一步向反应槽51c强行流入。此时，将作为排出回路的流路561设置在反应槽51c的上部并产生过滤器58c的通过阻力，因此压出的压缩气体将混合试样57abcd残留在反应槽51c内并通过流路561经由废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c向废弃槽8引导。其结果，将填充于反应槽51b的混合试样57abcd向反应槽51c输送并填充。此后，通过预先设定的程序使加压电磁阀16d及废弃电磁阀18c为无励磁。第九阶段的动作如图10所示(图17的步骤1714、1715)。励磁加压电磁阀16e、废弃电磁阀18c。如果经由加压电磁阀16e及管17e对填充有试样57e的试样槽52e进行加压，则由于关闭加压电池阀16a、16b、16c、16d、16f及废弃电磁阀18a、18b，因此将试样57e经由朝向I方向唯一开放的回路，即流路56e、561、反应槽51c、流路561、废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c，而向废弃槽8引导。虽然反应槽51c已经在前一工序填充有混合试样57abcd，但是压出的试样52e从与反应槽51c的下方连接的流路56i流入反应槽51c并进行反应而生成混合试样57abcde。而且，将溢出的混合试样57abcde与进一步供给的压缩气体从设置在反应槽51c的上部的流路561经由废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c向废弃槽8废弃。其结果，在反应槽51c内充填有混合试样57abcde。此后,使加压电磁阀16e、废弃电磁阀18c为无励磁的状态。第十阶段的动作如图11所示(图17的步骤1716、1717)。励磁加压电磁阀16f、废弃电磁阀18c。如果经由加压电磁阀16f及管17f对试样槽52f进行加压，则由于关闭加压电池阀16a、16b、16c、16d、16e及废弃电磁阀18a、18b，因此将试样57f经由朝向J方向唯一开放的回路即流路56f、561、反应槽51c、流路561、废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c向废弃槽8引导。虽然反应槽51c已经在前一工序填充有混合试样57abcde，但是进一步将试样52f从与反应槽51c的下方连接的流路56i输送而生成混合试样57abcdef。而且,溢出的混合试样57abcdef及进一步供给的压缩气体从设置在反应槽51c的上部的流路561经由废弃口 53c、过滤器58c、管7c、废弃电磁阀18c向废弃槽8废弃。其结果，在反应槽51c内残留并充填有混合试样57abcdef。此后，使加压电磁阀16f、废弃电磁阀18c为无励磁的状态。从以上的说明，作为结果，将试样57a及57b在反应槽51a内混合，并使其反应一定时间后，向反应槽51b输送。再者，将试样57c、57d向反应槽51b追加输送并使其反应一定时间后，向反应槽51c输送。再者，追加试样57e及57f并使其反应，能够在反应槽51c内得到最终生成物，从而结束一连串的输送处理(图17的步骤1718)。(发明的其它实施方式)接下来，本发明的另一实施方式如图12所示。 在微型芯片150上设置有由图1所示的反应槽51a、51b、51c、试样槽52a、52b、52(:、52(1、526、52￡、废弃孔53&、5313、53(3及流路56构成的反应线151。再者，并列设置有成为与反应线151相同的机构结构的反应线152、153。而且，在罩220设置有由图1所示的加压孔22a、22b、22c、22d、22e、22f及O形环26构成的加压孔组251、252、253。再者，在工作台303上并列设置有由图1所示的废弃孔5a、5b、5c及O形环6a、6b、6c构成的废弃孔组351、352、353。另一方面，在罩220上的加压孔组251、252、253以与图1所示的回路相同的状态卡合有从管17a、17b、17c、17d、17e、17f分支的回路。而且，连接的管7a、7b、7c从废弃电磁阀18a、18b、18c开始分支，并以与图1所示的回路相同的状态与废弃孔组351、352、353连接。通过设置以上的结构，并通过进行所述单独的试样的输送，能够同时驱动多条反应线151、152、153。再者，由于能够共用作为驱动机构的废弃电磁阀18a、18b、18c及图1所示的加压电磁阀16a、16b、16c、16d、16e、16f，因此有能够一次实施更多反应工序的优点。在说明中以三系统对反应线数进行了说明，但是并列设置更多条反应线也能得到相同的结果。以上，从第一阶段到第十阶段动作进行了说明，但是显然可知，根据试样57a、57b、57c、57d、57e、57f的粘性等特性，即使省略设置在废弃流路中途的过滤器58a、58b、58c也能得到相同的结果。接下来，本发明的又一实施方式如图13所示。废弃槽8为密闭构造，设置有用于使内部因负压而动作的负压泵412及驱动马达413，还连接有用于检测废弃槽8内的压力并进行反馈的压力传感器414。而且，成为马达413及压力传感器414与控制器15连接，并将废弃槽8内的压力控制为规定的负压的结构。通过设置以上的结构，与废弃槽8内为大气压的情况相比，向废弃槽8内废弃的试样及压缩气体能够更可靠地一同缩短废弃时间，并提高生产率。接下来，本发明的再一实施方式如图14所示。在微型芯片50内的试样槽52a、52b填充有试样57a、57b，在其上表面还设置有具有伸缩性的皮膜59。图15表不在试样槽52a内填充的试样57a及所述的罩20、加压孔22a、O形环26、流路56a、皮膜59的结构剖面图。接下来，用图16说明该实施方式的动作。由于皮膜59由O形环26密闭，因此从设置在罩20的加压孔22a供给的压缩气体向试样槽52a的下方膨胀。此时，试样槽52a内的试样57a被加压并向流路56a方向压出。由此，能够防止输送过剩的气体，并能够不使用高价的流量精度高的微型泵而提高输送量的精度。通过改变试样槽52a的尺寸或皮膜59的材质或供给的压缩气体的压力的组合，能够控制输送量。在大气中等使本装置动作时，在微型芯片50的试样槽52a填充试样，并在其上表面设置具有伸缩性的皮膜59后，如果覆盖罩20，则在设置在罩20的加压孔22a的周边存在空气等的气体。但是，由于从设置在罩20的加压孔22a供给压缩气体并使其强行动作，因此没有混入周围的空气(气体)的问题。通过成为这样的能够拆卸的结构，在各解析中，能够取代微型芯片50，并能够防止由混合检查试样产生的污染。其结果，提高装置的简便化、耐故障性及可靠性。如上所述，能够构成为，由于能够卸下罩20，因此也能够卸下设置在微型芯片50的试样槽52a的上表面的具有伸缩性的皮膜59。由此，能够从微型芯片50的上表面向试样槽52a导入试样。此外，由于在试样槽52a的下部设置流路56a,因此即使向试样槽52a未完全导入试样而在试样槽52a的上部混入一些气体，也首先将导入试样槽52a的下部的试样向流路56a压出。通过改变试样槽52a的尺寸、皮膜59的材质或供给的压缩气体的压力的组合，能够将有可能混入试样槽52a的上部的气体保留，并只输送试样。其结果,提高安装装置时的简便化或耐故障性。根据本发明的方式涉及的输送机构，通过简单的结构和控制，在微型芯片内将多个化学试样向多个反应槽依次输送，能够分别进行反应并高效地得到基因分析所需要的生成物。而且，通过小型化可实现轻量化、高速化、低消耗电力化。而且，本发明的方式涉及的试样可以将通过输送机构能够输送的全部的方式的物质作为对象。即，作为在微型芯片内能够输送的化学试样的方式，能够处理液体、气体、凝胶状、粉末状等的化学试样。如果考虑该功能，则可知能够适用于含有细菌等的气体等的分析。再者，根据这样的微型芯片的输送机构，不必将输送涉及的驱动机构设置在微型芯片的内部，而能够以一次性的廉价来提供小型的微型芯片，不需要现有的继续再使用中的清洗作业而能够廉价地进行基因分析并提高可靠性。
再者，根据这样的微型芯片的输送机构，能够使用输送涉及的单一的驱动机构并使多条反应线同时动作，从而带来作业的大幅度的效率提升和可靠性提升以及操作性提升。如上所述，本发明是如下的微型芯片的流体控制机构，S卩，其具有开放上方且用于填充试样的多个试样槽和用于使试样混合反应的多个反应槽，通过用流路连接试样槽与反应槽，并经由加压机构依次输送试样，对试样进行预先规定的处理，其特征在于，将来自所述试样槽的输送流路及向反应槽输送的输送流路设置在试样槽及反应槽的下部。在此，所述预先规定的处理是对所述试样进行反应、混合、分离或分析的处理或对基因进行提取、反应或分析的处理。优选，通过所述加压机构，从设置在所述试样槽的上部的开放口对压缩气体进行加压供给，并将所述试样与压缩气体一起向所述反应槽输送。优选，将来自所述反应槽的输送流路设置在所述反应槽的上部，并且朝向所述微型芯片的下方开放输送流路。而且，优选，在将来自所述试样槽的输送流路及向反应槽输送的输送流路作为一条反应线构成的情况下，在所述微型芯片上设置多条该反应线，并且使一个加压机构分支来驱动多条反应线。优选，所述微型芯片的输送机构还具有负压产生机构、废弃及回收加压气体及试样的废弃槽，并通过负压产生机构驱动来自所述反应槽的输送流路，从而将废弃槽的内部设定为负压。而且，优选，在来自所述反应槽的输送路径设置过滤器，并使试样残留在所述反应槽内。优选，在所述试样槽的上表面设置伸缩性皮膜，在输送所述试样时，经由伸缩性皮膜对所述试样槽加压而送出。在此，优选，构成为能够拆卸所述伸缩性皮膜。而且，本发明是如下的微型芯片的流体控制机构，S卩，其具有开放上方且用于填充试样的多个试样槽和用于使试样混合反应的多个反应槽，通过用流路连接试样槽与反应槽，并依次输送试样，对试样进行预先规定的处理，其特征在于，通过从所述试样槽的上方供给压缩气体来输送试样，将向反应槽的输送流路设置在微型芯片的下方并将来自反应槽的输送流路设置在微型芯片的上方，将从夹持微型芯片的部件供给压缩气体的加压机构设置在微型芯片的外侧。在此，所述预先规定的处理是对所述试样进行反应、混合、分离或分析的处理或对基因进行提取、反应或分析的处理。而且，在本发明中，一种如下的微型芯片的流体控制机构，S卩，其具有开放上方且用于填充试样的多个试样槽和用于使试样混合反应的多个反应槽，通过用流路连接试样槽与反应槽，并经由加压机构依次输送试样，对试样进行预先规定的处理，其特征在于，所述微型芯片包括下表面板、上表面板以及夹持在下表面板与上表面板之间的主板，
所述试样槽呈贯通主板及上表面板的容器形状，所述反应槽呈贯通主板且由下表面板及上表面板密封的容器孔形状，以贯通所述主板及下表面板的方式设有多个废弃口，所述试样槽与反应槽通过设置在主板的下表面板侧的第一流路连接，所述废弃口与反应槽通过设置在主板的上表面板侧的第二流路连接。在此，所述预先规定的处理是对所述试样进行反应、混合、分离或分析的处理或对基因进行提取、反应或分析的处理。 优选，所述加压机构设置在所述微型芯片的外侧。而且，在本发明的优选方式中，将从多个试样容器孔喷出并向试样反应容器孔注入的流路相对于微型芯片的厚度方向设置在底面部，进而将从多个注入试样的试样反应容器溢出并废弃试样的流路设置在微型芯片的上表面附近。通过该结构，能够将规定的试样容量残留在试样反应容器内。而且，在本发明的另一优选方式中，构成为，在与试样容器一致的位置设置压缩气体附加回路孔，并通过压缩气体将填充在试样容器的试样压出，其中所述试样容器将设置在微型芯片的试样容器孔的上表面开放，并进一步向从上方夹持微型芯片的按压罩开放。而且,在本发明的另一优选方式中，构成为，在从多个试样容器输送且向反应槽供给的试样溢出时，为了防止试样自身废弃所需量，从反应槽上部向下方设置废弃流路口，并在与罩一起夹持微型芯片的工作台的废弃流路口一致的位置设置贯通的废弃流路，从而只将通过压缩气体压出的试样的所需量残留在反应槽，只废弃多余的试样。而且，在本发明的另一优选方式中，构成为，为了提高生产率，分支一个输送驱动机构来同时驱动多条试样反应流路对。而且，在本发明的另一优选方式中，构成为，为了使溢出的应该废弃的试样可靠地远离微型芯片，在负压下设置对设置在工作台的废弃流路进一步吸引的吸引机构，为了提高生产率，分支一个输送驱动机构来同时驱动多条试样反应流路对。而且，在本发明的另一优选方式中，构成为，为了向反应槽高效地填充试样，在来自反应槽的流出的流路中途设置过滤器，使气体通过和液体通过的阻力产生差别。而且,在本发明的另一优选方式中，构成为，为了稳定输送量并根据试样防止输送不需要的过剩的气体的情况，在试样槽的上表面设置具有伸缩性的皮膜，通过经由皮膜进行加压而由皮膜的膨胀产生的容积变化来输送试样。根据本发明，通过废止设置在现有微型芯片内的阀机构而成为简单的流路结构，能够提供一次性且廉价的微型芯片。
而且，在本发明的优选方式中，由于废止设置在现有微型芯片内的阀机构，并通过从夹持微型芯片的部件的压缩气体来输送试样，因此能够提供一次性且廉价的微型芯片。在此，作为使用压缩性介质(气体)时的效果列举有以下方面。即，装置的周围充满空气(气体)。但是，使用非压缩性介质(参照专利文献3)时，需要使非压缩性介质中不混入气泡(空气等的气体)。为此需要花费一些工夫。相对于此，如本发明所示，如果使用压缩性介质(气体)，则在作为介质从加压孔供给空气(气体)时，即使周围混入空气(气体)也进行动作。其结果，提高装置的简便性或耐故障性。而且，在本发明的优选方式中，能够使装置小型化并进一步能够可靠地回收废弃的试样，能够以最小限量进行高价的试样的分析。再者，在反复进行的分析中，能够可靠地防止与以前进行的分析的相互污染。而且，在本发明的优选方式中，能够使用简单的输送驱动机构来同时驱动多种试样反应流路对。由此，能够使用廉价且小型化的机构并进一步进行提高了生产率的输送。而且，在本发明的优选方式中，能够可靠地回收使用后的废弃的试样，在反复进行的分析中能够防止与以前进行的分析的相互污染。而且，在本发明的优选方式中，能够使用简单的输送驱动机构来同时驱动多种试样反应流路对，能够使用廉价且小型化的机构并进一步进行提高了生产率的输送。而且，在本发明的优选方式中，在填充有试样的微型芯片的试样槽的上部设置伸缩性的皮膜，并经由皮膜进行加压并使其膨胀来输送试样，由此，能够提高流量的精度并防止输送过剩的气体。以上，基于实施方式具体地说明了本发明，但是本发明并不局限于上述的实施方式，在不脱离其主要内容的范围内能够实施各种变更，不言而喻，这些变形例也包含于本申请。本发明在一枚芯片上使试样或液体试药反应。由此，通过进行化学精制/生成/分析、基因分析、细胞繁殖，能够利用于医疗/诊断工具、生物学研究工具、食品/环境检查系统等。本申请是以2007年3月5日提出申请的日本专利申请2007-54041为基础的申请，并包含该专利申请公开的全部内容。
权利要求
1.一种微型芯片的流体控制机构，其对试样进行预先规定的处理，其特征在于，包括: 填充试样的试样部； 用于使所述试样发生混合反应的第一反应部及第二反应部； 用于对所述试样或气体进行废弃的废弃部； 对所述试样部与所述第一反应部进行连接的第一流路； 对所述第一反应部与所述第二反应部进行连接的第二流路； 对所述第一反应部与所述废弃部进行连接的第三流路， 所述第一流路及第二流路设在所述试样部、所述第一反应部及所述第二反应部的下方， 所述第三流路设在所述第一反应部和所述废弃部的上方。
2.根据权利要求1所述的微型芯片的流体控制机构，其特征在于， 还具有控制所述第三流路 的流路控制部， 所述流路控制部，在通过所述第一流路输送试样时打开所述第三流路，在通过所述第二流路输送试样时关闭所述第三流路。
3.根据权利要求1或2所述的微型芯片的流体控制机构，其特征在于， 还具有对所述试样进行加压输送的加压机构， 所述加压机构，从设在所述试样部的上部的开放口加压供给压缩气体而将所述试样向所述反应部输送。
4.根据权利要求1 3中任一项所述的微型芯片的流体控制机构，其特征在于， 在所述第三流路或所述废弃部中至少一方设置过滤器。
5.根据权利要求1 4中任一项所述的微型芯片的流体控制机构，其特征在于， 还具有将所述废弃部的内部设定为负压的负压产生机构。
6.一种微型芯片的流体控制方法，其对试样进行预先规定的处理，其特征在于， 向试样部填充试样， 使所述试样在第一反应部及第二反应部发生混合反应， 在废弃部对所述试样或气体进行废弃， 通过第一流路对所述试样部与所述第一反应部进行连接， 通过第二流路对所述第一反应部与所述第二反应部进行连接， 通过第三流路对所述第一反应部与所述废弃部进行连接， 所述第一流路及第二流路设在所述试样部、所述第一反应部及所述第二反应部的下方， 所述第三流路设在所述第一反应部和所述废弃部的上方。
7.根据权利要求6所述的微型芯片的流体控制方法，其特征在于， 通过流路控制部控制所述第三流路， 所述流路控制部，在通过所述第一流路输送试样时打开所述第三流路，在通过所述第二流路输送试样时关闭所述第三流路。
8.根据权利要求6或7所述的微型芯片的流体控制方法，其特征在于， 通过加压机构对所述试样进行加压输送， 所述加压机构，从设在所述试样部的上部的开放口加压供给压缩气体而将所述试样向所述反应部输送。
9.根据权利要求6 8中任一项所述的微型芯片的流体控制方法，其特征在于， 在所述第三流路或所述废弃部中至少一方设置过滤器。
10.根据权利要求6 9中任一项所述的微型芯片的流体控制方法， 其特征在于， 通过负压产生机构将所述废弃部的内部设定为负压。
全文摘要
本发明提供一种微型芯片的流体控制机构及方法，该流体控制机构对试样进行预先规定的处理，包括填充试样的试样部；使试样发生混合反应的第一反应部及第二反应部；用于对试样或气体进行废弃的废弃部；对试样部与第一反应部进行连接的第一流路；对第一反应部与第二反应部进行连接的第二流路；对第一反应部与废弃部进行连接的第三流路，第一流路及第二流路设在试样部、第一反应部及第二反应部的下方，第三流路设在第一反应部和废弃部的上方。据此，能够实现使芯片不为高功能化而为廉价的一次性产品，使装置小型/轻量化、高速化、低消耗电力化、回路/装置结构简单化、低价格、提高可靠性及操作性。
文档编号G01N35/08GK103217543SQ201310118868
公开日2013年7月24日 申请日期2008年3月4日 优先权日2007年3月5日
发明者麻生川稔, 萩原久, 平松彻 申请人:日本电气株式会社