微量流体设备及微量液体稀释方法技术

本发明专利技术提供一种具有微细流路结构的微量流体设备，该微细流路结构在内部可容易且切实地提供各种稀释倍率的微量流体。设于基板（２）内的微细流路结构具有第一混合单元（１１）和与该第一混合单元（１１）的下游侧连接的第二混合单元（２１）。各混合单元（１１、２１）分别具有第一～第三微细流路。由容积与一定量的第一微量流体的体积相等的微细流路构成的第一称取部（１１ｄ）的一端与第一微细流路（１１ａ）连接，另一端朝设于第二微细流路（１２）的汇合部（１２ａ）开口。由容积与一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路构成的第二称取部（１３ｄ）的一端与第三微细流路（１３）连接，另一端朝汇合部（１２ａ）开口。第一混合单元的第一～第三出口端中的任一个与第二混合单元（２１）的第一或第三入口端连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在基板内形成有将微量流体混合的微细流路结构的微量流 体设备，更详细地说，涉及对各种分析时的被检测物(検体)或试剂等进4亍混 合或稀释所使用的微量流体设备。
技术介绍
以往，在对被检测物进行分析或使各种物质进行化学反应时，多凄史情 况下需要将被检测物或试剂稀释。特别是，在对微量的液体进行稀释时，利用使用微量板(7一夕口7°1/—卜)及分注移液管的操作方法或4吏用自 动液体分注机械手(口求7卜)装置的方法。在使用微量板及分注移液管的操 作方法中，操作繁杂且需要熟练的实验员。另外，在实验室外的户外或临 床检查时的床边等，难以便捷地混合被检测物或试剂。另一方面，在使用自动液体分注机械手装置的稀释方法中，必将导致 装置大型化，仍然不能在户外或床边等便捷地利用。近年来，作为对微量液体进行操作分析的设备，微量流体设备越来越 受到关注。微量流体设备例如具有容易用手搬运且大小易于操作的基板。 在该基板内形成有用于输送被检测物、试剂、稀释液等的微细流路结构。 在上述微细流路结构中，可适当设置试剂收纳部、被检测物供给部、稀释 液收纳部、反应室及/或混合部等。成，基板的厚度为0.5-10mm左右。另外，上述微细流路结构中的流路直 径通常非常细，通常为5pm lmm左右。在此，当流路平坦时，^t细流路 的直径规定为平坦流路的截面较小一方的宽度。另外，输送的微量流体多 利用空气等输送，且多数情况下为液滴状。因此，在上述微量流体设备内稀释被检测物或试剂时，因微量流体被 输送到宽度非常细的微细流路中，故与输送液体的通常流路不同，孩i量流 体的表面张力或微细流路的壁面润湿性等会产生很大的影响。另外，难以 定量地称取上述微量的微量流体，因此，存在必须采用复杂的流路结构的 问题。在下述专利文献1中，公开了使用微量流体设备在层流中生成蛋白质 晶体的方法。另外，在下述非专利文献1中，公开了严格地控制微量流体 设备内的温度，由此，由微量液体生成晶体的方法。但是，在专利文献1及非专利文献1记载的各方法中，反应场所非常 小，可高精度地控制反应，但在将蛋白质溶液导入到结晶部位的方法中， 存在难以缩小死体积的问题。为了解决上述问题，在下述专利文献2中公开了利用单纯的结构，通 过简单的操作来称取微量液体的微量液体称取结构。专利文献2中记载的微量液体称取结构为使用被动阀(z 、7 、>7》《》:/)的微量液体称取结构。该微量液体称取结构具有分别沿规定方向延长的第 一微细流路及第二流路、 在第 一微细流路的流路壁上开口的第三流路、在第二流路的流路壁上开口 并连接第三流路的 一 端和第二流路且比第一 ~第三流路更细的第四流^各。 第四流路具有如下性质，即与第二流路及第三流路相比难以润湿或者相对 来说不易产生毛细管力的性质。另外，导入到第一微细流路的液体，经由 在第 一微细流路的流路壁上开口的第三流路的开口部被引入第三流^各内 后，除去残留在第一微细流路的上述液体，从而可称取体积与第三流^各的 容积对应的液体。专利文献l:美国专利第6409832号说明书专利文献2:日本特开2004-163104号公报非专利文献1:《分析化学(Analytical Chemistry)》(2002 ), 74, p3505 ~3512
技术实现思路
但是，在具有专利文献2记载的微量液体称取结构的微量流体设备中， 若混合比增大到10倍以上，则存在不能正确且再现性好地进行混合的缺点。 并且，在进行分析或反应时，有时需要对被检测物或药剂进行10倍、100 倍及1000倍那样地累进地高倍率稀释。但是，以往，在这种微量流体设备中，不能采用将多个混合单元连接 而构成的多级结构式微细流路结构来发挥作用。这是因为，在这种孩t量流体设备中，为了在非常小的流路内以类似液滴的形态运送非常少量的樣支量 流体，并利用微量液体的表面张力或流路壁面的润湿性及毛细管现象的影 响进行称取汇合，前提为被称取的多个微量流体从称取部挤入到汇合部的 时刻相同，但在多个混合单元的连接中，第二混合单元利用第一混合单元 的输出，在存在上述制约的情况下，在第二混合单元内称取的多个孩i量流 体从称取部挤入到汇合部的时刻难以相同，故即便将第一、第二混合单元 简单地连接，第二混合单元也不能发挥作用。因此，在微量流体设备内同 时形成包含多种稀释倍率的混合溶液的稀释倍率系列是非常困难的。实际 情况是，能够满足上述需求的微量流体设备到现阶段为止还未开发出来。另外，作为以往的稀释方法，包括向稀释对象的溶液中一次添加较多 的緩冲溶液并进行混合而调制稀释溶液的方法、分成多次并依次对〉容液进 行稀释的多阶段稀释等方法。其中，为了制备均匀浓度的高稀释倍率溶液 而使用多阶段稀释方法。在进行这样的稀释操作时，可以使用通常的方法 定量地采集溶液并混合。与此相对，为了在微量流体设备内制备高稀释倍 率的均匀溶液，需要在微量流体设备内实现多阶段稀释方法。为了以准确的浓度进行多阶段稀释并最终得到高稀释倍率的溶液，需要进行如下才喿作 1)准确地称取稀释对象的溶液和緩沖溶液，2)均匀地混合稀释对象〉容液 和緩沖溶液。但是，在微量流体设备内完成上述操作是非常困难的课题。本专利技术是鉴于现有技术的现状而作出的，其目的在于提供一种具有微 细流路结构的微量流体设备，该微细流路结构不仅能够高精度地称耳又多个 微量流体，而且可以混合该多个微量流体，容易且可靠地提供多种稀释倍 率的微量流体。本专利技术的微量流体设备，具有基板和设于所述基板内用于输送《效量流 体的微细流路结构，所述微细流路结构具有第一混合单元和连接在第一混 合单元下游侧的第二混合单元。各混合单元具有第一称取部，用于称取 一定量的第一微量流体，其包括容积与该一定量的第一微量流体的体积相 等的微细流路；第二称取部，用于称取一定量的第二微量流体，其包括容 积与所述一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路；汇合部，其将由 第一、第二称取部称取的第一、第二微量流体汇合；混合部，其与所述汇 合部的下游连接，将所述第一、第二微量流体混合；排出部，其排出通过 混合所述第一、第二微量流体而得到的混合微量流体；第一 第三入口端及第一 第三出口端；第一微细流路，其将第一入口端和第一出口端连接； 第二微细流路，其将第二入口端和第二出口端连接，且具有所述汇合部、 所述混合部及所述排出部；第三微细流路，其将第三入口端和第三出口端 连接；其中，所述第一称取部的一端与所述第一微细流路连接，另一端在 设于第二微细流路的所述汇合部开口 ，所述第二称取部的一端与所述第三 微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部开口，所述第二 出口端与所述排出部连接，所述第 一混合单元的第一 第三出口端中的任 一个出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连接。在本专利技术的微量流体设备的某种具体实施方式下，所述第一混合单元 的所述第二出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连4娄，由 此，在第一混合单元被混合的微量流体在第二混合单元作为一定量的第一 或第二微量流体而使用。此时，由于第一混合单元和第二混合单元如上所 述地进行连接，故可构成倍率更高的稀释倍率系列。另外，在本专利技术的微量流体设备的另一具体实施方式下，所述第一混 合单元的所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微量流体设备，具有基板和设于所述基板内用于输送微量流体的微细流路结构，其中，　所述微细流路结构具有第一混合单元和连接在第一混合单元下游侧的第二混合单元，　各混合单元具有：　第一称取部，用于称取一定量的第一微量流体，其包括容积与该一定量的第一微量流体的体积相等的微细流路；　第二称取部，用于称取一定量的第二微量流体，其包括容积与所述一定量的第二微量流体的体积相等的微细流路；　汇合部，其将由第一、第二称取部称取的第一、第二微量流体汇合；　混合部，其与所述汇合部的下游连接，将所述第一、第二微量流体混合；　排出部，其排出通过混合所述第一、第二微量流体而得到的混合微量流体；　第一～第三入口端及第一～第三出口端；　第一微细流路，其将第一入口端和第一出口端连接；　第二微细流路，其将第二入口端和第二出口端连接，且具有所述汇合部、所述混合部及所述排出部；　第三微细流路，其将第三入口端和第三出口端连接；　所述第一称取部的一端与所述第一微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部开口，所述第二称取部的一端与所述第三微细流路连接，另一端在设于第二微细流路的所述汇合部设置开口，所述第二出口端与所述排出部连接，　所述第一混合单元的第一～第三出口端中的任一个出口端与所述第二混合单元的所述第一或第三入口端连接。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：山本一喜，福井弘司，关实，
申请(专利权)人：积水化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]