JP2020027106A - 分析チップデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】試料の分析が行われるユニットと、分析用の液体が封入されたユニットとが別体に形成され試料の分析の際には両ユニットが連結する分析チップデバイスにおいて連結部位からの液体の漏出を防止する。【解決手段】試料８０が導入される試料導入部４７及び試料８０の分析が行われる分析部６８を有する第１ユニット４４と、特定液体９０が封入された貯留槽５２Ａを有する第２ユニット４６とを備え、第１ユニット４４は第１連結部５０を備え、第２ユニット４６は第２連結部５６を備え、第１連結部５０と第２連結部５６とが連結して第１ユニット４４と第２ユニット４６とが一体化し、貯留槽５２Ａから分析部６８への特定液体９０の流路が繋がり、第１連結部５０と第２連結部５６とは互いに嵌合し合うとともに一方が他方よりも可撓性の高い材質で形成された凸部と凹部との組み合わせでなることで連結箇所からの特定液体９０の漏出を防ぐ分析チップデバイス４２。【選択図】図４

Description

本発明は、キャピラリ電気泳動法に用いる分析チップデバイスに関する。

従来よりキャピラリ電気泳動法による検体分析が行われており、近年では装置の小型化や簡略化のために、チップデバイス化したキャピラリを用いた、マイクロチップ電気泳動法が行われている。マイクロチップ電気泳動では、一つのチップ上に、電気泳動用キャピラリと、各種溶液の保持槽が形成されている。

マイクロチップの一例として、下記特許文献１には、キャピラリが十字状に形成されたものが記載されている。また、下記特許文献２には、一本キャピラリと、その両端の溶液保持槽のみから構成される、マイクロチップが記載されている。また、下記特許文献３には、フィルム状の電極が設けられたマイクロチップが記載されている。

さらに下記特許文献４には、マイクロチップ（第１ユニット）とカートリッジ（第２ユニット）から構成されるチップユニットについて開示されている。これによれば、マイクロチップとカートリッジが連結されることでカートリッジに含まれる特定液体がチップに移動し、チップユニットが完成する、というものである。

特開平１１−３３７５２１号公報 ＷＯ ２００８／１３６４６５ Ａ１ 特許第４１７８６５３号公報 特開２０１６−２１２０９０号公報

上記特許文献４においては、マイクロチップとカートリッジとが流路に垂直な高さ方向にて連結するが、カートリッジとマイクロチップの固定方法については特に示されていない。チップユニットには、測定装置に導入される際の導入部や、導入された後の位置合わせやキャピラリ電気泳動用電極との接続によって、外部力が加わるため、何らかの固定方法が必要になる。特に、カートリッジ側に希釈液や泳動液のような特定液体が封入されている場合、マイクロチップとの連結に伴いこのような特定液体が漏出することで、測定装置及びユーザを汚染する可能性がある。

そこで本発明の実施態様は、キャピラリ電気泳動法に用いる分析チップデバイスであって、試料の分析が行われるユニットと、試料の分析に用いられる特定液体が封入されたユニットとが別体に形成されるとともに試料の分析の際にはこれらのユニットが連結するような分析チップデバイスにおいて、その連結をより容易かつ確実に行い得るとともに、封入された特定液体が連結に伴って漏出することを防ぐことを課題とする。

本開示の態様では、試料の分析に用いられる分析チップデバイスであって、前記試料が導入される試料導入部及び前記試料の分析が行われる分析部を有する第１ユニットと、特定液体が封入された貯留槽を有する第２ユニットと、を備え、前記第１ユニットは第１連結部を備えるとともに、前記第２ユニットは第２連結部を備え、前記第１連結部と前記第２連結部とが連結することにより前記第１ユニットと前記第２ユニットとが一体化するとともに、前記貯留槽から前記分析部への前記特定液体の流路が繋がり、前記第１連結部と前記第２連結部とは形状が互いに嵌合し合う凸部と凹部との組み合わせでなり、前記凸部及び前記凹部のうちの一方は他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されており、前記凸部が前記凹部へ嵌入する方向に対して直交する方向の前記凸部の断面の少なくとも一部が、前記直交する方向の前記凹部の空洞において該凸部が嵌合する際に該一部が接触する部位の断面より、前記一方の材質が形状変化可能な範囲で大きいことで、前記第１連結部と前記第２連結部との連結箇所からの前記特定液体の漏出を防止する。

本発明の実施態様では、キャピラリ電気泳動法に用いる分析チップデバイスであって、試料の分析が行われるユニットと、試料の分析に用いられる特定液体が封入されたユニットとが別体に形成されるとともに試料の分析の際にはこれらのユニットが連結するような分析チップデバイスにおいて、その連結をより容易かつ確実に行い得るとともに、封入された特定液体が連結に伴って漏出することを防止することができる。

実施形態の分析装置の外観を示す斜視図である。 図１の分析装置に用いられる分析チップデバイスを示す正面斜視図である。 図２に示す分析チップデバイスを示す分解斜視図である。 図２に示す分析チップデバイスのＩＶ−ＩＶ断面図である。 図４に示す分析チップデバイスの使用状態を示す断面図である。

本開示の第１の態様においては、試料の分析に用いられる分析チップデバイスであって、試料が導入される試料導入部及び試料の分析が行われる分析部を有する第１ユニットと、特定液体が封入された貯留槽を有する第２ユニットと、を備えている。第１ユニットは第１連結部を備えるとともに、第２ユニットは第２連結部を備え、第１連結部と第２連結部とが連結することにより第１ユニットと第２ユニットとが一体化する。それとともに、貯留槽から分析部への特定液体の流路が繋がる。第１連結部と第２連結部とは形状が互いに嵌合し合う凸部と凹部との組み合わせでなり、凸部及び凹部のうちの一方は他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されており、前記凸部が前記凹部へ嵌入する方向に対して直交する方向の前記凸部の断面の少なくとも一部が、前記直交する方向の前記凹部の空洞において該凸部が嵌合する際に該一部が接触する部位の断面より、前記一方の材質が形状変化可能な範囲で大きいことで、第１連結部と第２連結部との連結箇所からの特定液体の漏出を防止する。

第１ユニットと第２ユニットとが連結されることで、これらのユニットは、一体化した分析チップデバイスとして試料の分析に供される。その際、第１ユニットの第１連結部と第２ユニットの第２連結部とが連結するが、この連結に関与する第１連結部と第２連結部とは、凹部と凸部との組み合わせであるので、凹部に凸部が嵌入することで連結が完遂する。さらに、この嵌入の際に凹部と凸部とが密閉されることで、この連結部分からの特定液体の漏出が防止できる。

ここで、第１連結部と第２連結部とは、どちらが凹部でどちらが凸部であってもよいが、一方が凸部であれば他方は凹部となる。そして、これら凹部及び凸部のうちの一方が他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されており、前記凸部が前記凹部へ嵌入する方向に対して直交する方向の前記凸部の断面の少なくとも一部が、前記直交する方向の前記凹部の空洞において該凸部が嵌合する際に該一部が接触する部位の断面より、前記一方の材質が形状変化可能な範囲で大きい。このため、これら凹部及び凸部の連結の際、柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている一方が、他方の形状に合わせて形状変化することが可能となり、一方が形状変化することで凸部が凹部に嵌入でき、かつ、一方の形状変化後の復元力によって、他方に密着して嵌合することが可能となるので、連結が確実に行われる。それにより、前記したように凹部と凸部とが密閉されることで、第２ユニットの貯留槽に封入された特定液体がこの連結部分から漏出することによる、測定装置やユーザへの汚染を防止することが可能となる。以下、「凸部が凹部へ嵌入する方向に対して直交する方向の凸部の断面」を省略して、「凸部の断面」と記載することがある。また、「直交する方向の凹部の空洞」を省略して、「凹部の空洞」と記載することがある。

「凸部の断面の少なくとも一部が、凹部の空洞において該凸部が嵌合する際に該一部が接触する部位の断面より、一方の材質が形状変化可能な範囲で大きい」とする凸部の断面の大きさの程度は、凸部と凹部の両方の柔軟性、弾性、材質、表面の摩擦力、及び表面の形状、さらには、凸部と凹部の各要素や形状の相対的な関係によって決定することができるものであり、一方の材質の形状変化によって、凸部が凹部へ嵌入可能な形状な範囲であれば、どのような大きさであってもよい。たとえば、柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている一方の柔軟性が高いほど、凸部の断面が大きくても凹部へ嵌入可能となり、また別の例として、凸部と凹部の間の摩擦力が低ければ低いほど、凸部の断面が大きくても凹部へ嵌入可能となり、さらには、凸部の断面の形状が凹部の空洞の形状と類似しているほど、凸部の断面が大きくても凹部へ嵌入可能となる。好ましくは、凸部の断面は、凹部の空洞より僅かに周囲が大きく、お互いの形状が相似の形状である。なお、凸部と凹部とが嵌合している領域の全ての凸部の断面を凹部の空洞より大きくする必要はなく、たとえば凸部の少なくとも一部、たとえば先端部分のみ、中間部分のみ、又は末端部分のみが、凹部の空洞において嵌合する際にその部分が接触する部位の断面より大きいものであればよい。

換言すると、凸部と凹部とが嵌合した状態で、凸部と凹部とが実際に接触している部分の少なくとも一部において、当該一部における嵌合前の凸部の断面が、同じく当該一部における嵌合前の凹部の空洞の断面よりも大きければよい。ここで、実際に接触する部位においては凸部の断面の方が凹部の空洞の断面より大きいことになっているが、形状変化を被るのは前記した「一方の材質」（すなわち、他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質）で形成されている方であって、これは凸部である場合もあれば、凹部である場合もある。換言すると、凸部がこの「一方の材質」で形成されている場合には、断面のより大きい凸部の方が凹部によって押し縮められるような形状変化を被る。また、凹部がこの「一方の材質」で形成されている場合には、断面のより大きい凸部によって凹部が押し拡げられるような形状変化を被る。いずれにせよ、第２ユニットの貯留槽に封入された特定液体が凸部と凹部の連結部分から漏出しないように、凹部と凸部とを密閉できる形状の組み合わせから選択すればよい。

「一方が他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質」とは、凸部と凹部との連結時に、当該他方から加えられる力によって、当該一方の材質が自己の柔軟性及び弾性によって、所定の変形量だけ形状変化できる、柔らかく、形状を曲げることができる性質を有する材質を意味する。つまり、当該他方は当該一方と比較して、柔軟性が低い、すなわち、硬質であるので、当該他方は柔軟性が高い一方を形状変化させることが可能ということである。さらに、当該一方は当該他方と比較して弾性が高いため、凸部の凹部への嵌入の際に形状変化したとしても、密閉の際には密閉を行うベクトルに復元力が働くことで、凸部と凹部とを確実に密閉することができる。なお、柔軟性及び弾性が高い材質は、可撓性が高い、あるいは復元力が強い性質を備えているともいえる。また、形状変化とは、柔軟性によって形状が変形する形状変形と、弾性によって弾性的に変形する弾性変形することの両方を含む。

なお、第１連結部と第２連結部との組み合わせが複数ある場合は、第１連結部の全てが凹部若しくは凸部であってもよいし、又は第１連結部の一部が凹部でその他が凸部であってもよい。これと相補的に、第２連結部の全てが凸部若しくは凹部であってもよいし、又は第２連結部の一部が凸部でその他が凹部であってもよい。

本開示の第２の態様においては、第１の態様の構成において、第２ユニットは第１ユニットの上方に位置するとともに、凸部としての第１連結部は第１ユニットに形成され、凹部としての第２連結部は第２ユニットに形成されている。

第２ユニットには、前述のとおり貯留槽が設けられており、第２ユニットが第１ユニットの上方に位置しているので、連結によって特定液体が重力により速やかに第１ユニットの分析部へ移動することが可能となる。そして、凸部としての第１連結部は第１ユニットに形成され、凹部としての第２連結部は第２ユニットに形成されていることから、第１連結部は上向きとなり、下向きの第２連結部に嵌合することで、第１ユニットと第２ユニットとが連結される。

本開示の第３の態様においては、第２の態様の構成において、貯留槽の底部は、第２連結部として形成されるとともに、貯留槽の底部は底面膜で被覆されている。

前述のように、第２ユニットには貯留槽が設けられており、その貯留槽は第１ユニットの側と直接連結するものであるので、連結が完遂するまではその貯留槽の底部は何らかの構造により被覆されている必要がある。その構造が、本態様における底面膜である。ここで、貯留槽の底部が凹部である第２連結部として形成されているので、この底部を被覆する底面膜を、第１ユニットの凸部である第１連結部で穿孔すると同時に、凹部である第２連結部と凸部である第１連結部とが連結することが可能となっている。よって、第２ユニットの貯留槽に封入された特定液体が連結の際に飛散したり漏出したりして、測定装置やユーザをこの特定液体で汚染することが防止できる。

本開示の第４の態様においては、第１から第３までのいずれかの態様の構成において、前記凸部が前記凹部に嵌合する際、該凸部及び該凹部の双方に押圧による形状変化が生ずる。

本態様においては、上記したように、凸部が凹部に嵌合する際、凸部及び凹部の双方に押圧による形状変化が生ずるが、より柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている方が当然より大きい形状変化を被る。

本開示の第５の態様においては、凹部は、凸部よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている。

上記したように、凸部が凹部に嵌合する際、これら双方のうち、より柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている方が、押圧により、より大きい形状変化を被るが、本態様においては、凹部が凸部よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されており、凸部の断面は、凹部の空洞より、凹部の材質が形状変化可能な範囲で大きいため、凸部の嵌入により凹部を押し拡げるようにして形状変化させることが容易となっており、かつ、凹部の形状変化後の復元力によって、凹部が凸部に密着して嵌合することが可能となるので、連結が確実に行われる。また、分析部を有する第１ユニットをより硬質で弾性が低い材質とすることで、凸部と分析部の相対的な位置関係を一定とすることが容易となるため、分析の精度が向上する。

なお、凹部は、これを備える第１ユニット又は第２ユニットの全体と同材質で一体に成形されていてもよいし、その凹部の部分のみが、たとえば二色成形などでその他の部分とは異なる材質で形成されていてもよい。また、凸部についても、これを備える第１ユニット又は第２ユニットの全体と同材質で一体に成形されていてもよいし、その凸部の部分のみが、たとえば二色成形などでその他の部分とは異なる材質で形成されていてもよい。いずれにしても、第１ユニット又は第２ユニットのうち凹部を有する方におけるその凹部を形成する部分又はその全体は、第１ユニット又は第２ユニットのうち凸部を有する方におけるその凸部を形成する部分又はその全体よりも、柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている。

本開示の第６の態様においては、第１から第５までのいずれかの態様の構成において、凸部及び凹部のうちの一方はポリプロピレン樹脂で形成されているとともに、その他方はポリメタクリル酸メチル樹脂で形成されている。

なお、本態様における「凸部及び凹部のうちの一方」とは、これら両者のうち、より柔軟性及び弾性が高い材質で形成されている方であり、その材質がポリプロピレン樹脂である。また、「その他方」とはこれら両者のうち、より柔軟性及び弾性が低い材質で形成されている方であり、その材質がポリメタクリル酸メチル樹脂である。

たとえば第５の態様の構成を踏まえた本態様においては、凹部がポリプロピレン樹脂で形成され、凸部がポリメタクリル酸メチル樹脂で形成される。

以下、本開示における実施形態を、図面を参照しつつ説明する。本実施形態の分析装置は、たとえば、血液に含まれる糖化ヘモグロビンの量を分析する装置である。血液は、試料の一例である。糖化ヘモグロビンは、分析装置による分析対象の一例である。なお、各図面において共通する符号は、各図面において特段の説明がなくとも、同じ構成を指す。

図１は、本実施形態の分析チップデバイス４２を用いた分析作業が実施される分析装置１０２の外観を正面斜視図で示すものである。分析装置１０２を構成する各種機構は、略直方体の箱状に形成されている筐体１０４の内部に収納されている。筐体１０４の天面１０６における正面１０８の側は、斜めに削ぎ落とされた状態の操作面１０７となっている。操作面１０７には、図示しないタッチパネルが設けられている。分析作業の作業者は、このタッチパネルに表示された情報を参照しながら、このタッチパネルに接触することで、分析装置１０２を操作することができる。また、天面１０６には、図示しないプリンターの用紙排出口が設けられており、試料の分析結果をプリンターで印刷することが可能である。

筐体１０４の正面１０８には、開閉蓋１１４が設けられている。開閉蓋１１４は、開閉機構１１６によって正面側に移動した突出位置（二点鎖線で示す）と、背面側へ移動して正面１０８と面一になった収容位置（実線で示す）との間をスライド可能である。開閉蓋１１４が突出位置にある状態で、開閉蓋１１４とともにトレー１１８が筐体１０４の手前側に露出する。突出位置にあるこのトレー１１８に、試料を含む分析チップデバイス４２が載置される。そして、タッチパネルの操作により、分析チップデバイス４２が載置されたトレー１１８が収容位置にまで後退し、分析チップデバイス４２は分析装置１０２の内部にセットされ測定に供される。

図２は、本実施形態の分析チップデバイス４２を正面斜視図にて示したものである。本実施形態の分析チップデバイス４２は、マイクロチップとしての第１ユニット４４と、カートリッジとしての第２ユニット４６とを有する構造である。具体的には、第１ユニット４４の上方に位置する第２ユニット４６が、下方へ延設される各１対の前方支持爪４６Ａ及び後方支持爪４６Ｂで第１ユニット４４を抱持した形状を呈する。

図３は、この分析チップデバイス４２を分解した状態で正面斜視図にて示したものである。

第１ユニット４４は、図３に示すように、平面視で同一の外形である２枚の板材（上板４４Ａ及び下板４４Ｂ）を貼り合わせて形成される、板状の部材である。上板４４Ａ及び下板４４Ｂは同じ透光性の素材で形成される。その素材は、たとえば、ガラス又は合成樹脂である。このガラスとしては、たとえば石英ガラスが挙げられる。また、この透光性の合成樹脂としては、たとえば、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂又はシクロオレフィン系樹脂が挙げられる。

第１ユニット４４の天面には、４個の凸部と、１個の陥凹部とが形成されている。４個の凸部はいずれも円錐台形状で中心に孔を有している。これらの凸部が、第１連結部５０である。また、１個の陥凹部は、後述する挿入孔７０となる。なお、凸部の形状は円錐台形状である必要はなく、円柱形状、四角錐などの多角錐形状などに形成されていてもよい。本実施形態の第１ユニット４４において、凸部が凹部へ嵌入する方向とは直交する方向の円錐台形状の凸部の断面で最も形状が大きな箇所は、約１．７７ｍｍ^２（直径が約１．５ｍｍ）の大きさであり、凸部の底面（第１ユニット４４の天面と同じ水平方向の面）に形成されている。

第２ユニット４６は、第１ユニット４４の上方に重ね合わされる部材であり、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂又はシリコーン系樹脂のような素材が挙げられる。

たとえば、第１ユニット４４が、ガラスのような比較的硬質な素材で形成される場合には、第２ユニット４６は上記したような合成樹脂素材で形成されていれば、第２ユニット４６の柔軟性及び弾性は第１ユニット４４の柔軟性及び弾性よりも当然高くなる。

なお、第１ユニット４４及び第２ユニット４６がともに合成樹脂で形成される場合、第１ユニット４４及び第２ユニット４６を形成する素材は上記した特定の合成樹脂の種類であれば十分というわけではない。すなわち、第２ユニット４６を形成する合成樹脂の柔軟性及び弾性が、第１ユニット４４を形成する合成樹脂の柔軟性及び弾性よりも高いことが必要である。たとえば、第１ユニット４４及び第２ユニット４６が同種の合成樹脂（たとえば、ポリプロピレンなど）で形成される場合には、第２ユニット４６を形成する合成樹脂の密度を第１ユニット４４を形成する合成樹脂の密度より低くすれば、第２ユニット４６の可撓性を第１ユニット４４の柔軟性及び弾性より高くすることができる。この観点からは、第１ユニット４４の素材としてはアクリル系樹脂の一種であるポリメタクリル酸メチル樹脂が望ましく、また、第２ユニット４６の素材としてはポリプロピレン樹脂が望ましい。換言すると、本態様における素材の柔軟性及び弾性の高低とは、実際に第１ユニット４４及び第２ユニット４６として形成した状態における柔軟性及び弾性の高低として把握することができる。

第２ユニット４６には、上記した第１ユニット４４の天面に形成されている陥凹部と平面視で同じ位置に貫通孔が形成されている。この貫通孔は、前記した第１ユニット４４の天面の陥凹部とともに後述する挿入孔７０となる。また、第２ユニット４６の側面からは、先述したように、各１対の前方支持爪４６Ａ及び後方支持爪４６Ｂが下方へ延設されている。

前方支持爪４６Ａは、第２ユニット４６の側面から下方へ延設されており、下端部が内向きに曲折した前方支持縁４６Ｃとなっている。後方支持爪４６Ｂは、第２ユニット４６の側面と背面との角部分のアール形状を保ちつつ下方へ延設されており、下端部が内向きに曲折した後方支持縁４６Ｄとなっている。

第１ユニット４４は、前方支持爪４６Ａの方から第２ユニット４６へ挿入され、背面側の端縁が後方支持爪４６Ｂと当接したところで、図２に示す状態となる。分析チップデバイス４２は、この図２に示す状態で、分析装置１０２のトレー１１８にセットされる。この状態で、第１ユニット４４は、１対の前方支持縁４６Ｃ及び１対の後方支持縁４６Ｄの上に載置されていることで、第１ユニット４４の上面と第２ユニット４６の下面とが離間した状態が保たれている。

図４は、分析チップデバイス４２を、図２におけるＩＶ−ＩＶ断面にて示したものである。なお、分析装置１０２に収容された状態で第１ユニット４４が接触する設置部１２２及び第２ユニット４６が接触する押圧部１２４を仮想的に二点鎖線で示す。

第１ユニット４４には、上流側（図面左側）に位置する上流流路４８と、下流側（図面右側）に位置する下流流路４９との、２本の流路が形成されている。これら上流流路４８及び下流流路４９の流路断面積は、図示しないポンプによって液体が加圧されると、加圧された液体がこれらの流路を流れる程度に設定されている。なお、上流流路４８及び下流流路４９のそれぞれの断面形状や、第１ユニット４４を平面視したときの形状は限定されず、１箇所又は複数個所で曲がっていてもよいし、直線状であってもよい。なお、上流流路４８の最上流側は、試料８０（たとえば、血液）が点着される試料導入部４７となっている。

上流流路４８及び下流流路４９の各々の両端部には、第２ユニット４６に向かって突出する先述の凸部としての第１連結部５０が形成されている。第１連結部５０は、上方に向かって縮径した円錐台形状を呈している。

第２ユニット４６には、上方へ開口する嵌凹部である液体槽５２が複数個形成されている。液体槽５２のうち、希釈液９１及び泳動液９２といった特定液体９０が封入されるものが貯留槽５２Ａである。すなわち、上流側の貯留槽５２Ａには希釈液９１が、下流側の貯留槽５２Ａには泳動液９２が、それぞれ封入されている。また、液体槽５２のうち、電極６２が装着されているものが電極槽５２Ｂである。

液体槽５２の上面は封止膜５４で封止されている。なお、本実施形態では、図４に示すように、複数の液体槽５２を、１枚の封止膜５４で封止しているが、液体槽５２ごとに、封止膜５４が分離されていてもよい。封止膜５４の材質は、貯留槽５２Ａの内部において封止されている特定液体９０が気化等せず封止され、かつ、先端の尖った部材によって容易に穿孔されるものであればよく、たとえばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含む多層構造のラミネートフィルムが挙げられる。

液体槽５２の下部には、第１ユニット４４の第１連結部５０が嵌入して連結する下向きの凹部としての第２連結部５６が形成されている。第２連結部５６は、下方に向かって拡径する円錐台形状の孔であり、第１連結部５０と相補的な形状を呈しているが、第１連結部５０が第２連結部５６へ嵌入する方向とは直交する方向の空洞（孔）の大きさは、第１連結部５０より僅かに小さく形成されている。本実施形態の第２ユニット４６において、凸部が凹部へ嵌入する方向とは直交する方向の凹部の空洞で最も空洞が大きな箇所は、約１．６５ｍｍ^２（直径が約１．４５ｍｍ）の大きさであり、凹部の開口面（第２ユニット４６の底面と同じ水平方向の面）に形成されている。なお、第１連結部５０の形状に応じて、第２連結部５６は、円柱形状の凹部、四角錐形状の凹部などの多角錐形状の凹部などの形状とすることができるが、必ずしも、第１連結部５０の形状と相似する形状である必要はなく、たとえば、第１連結部５０が円柱形状で、第２連結部５６は四角錐形状の組み合わせであってもよい。特定液体９０が封入された貯留槽５２Ａの第２連結部５６の下部は底面膜５８で封止されている。この底面膜５８の材質は、液体槽５２の内部において封止されている特定液体９０が気化等せず、また漏出したりせずに封止され、第１連結部５０によって容易に穿孔されるものであればよく、たとえばＰＥＴを含む多層構造のラミネートフィルムが挙げられる。

前述のとおり、第１連結部５０の断面で最も大きな凸部の断面の大きさは、約１．７７ｍｍ^２であり、凹部の空洞で最も空洞が大きな箇所は、約１．６５ｍｍ^２であるので、第１連結部５０の断面は第２連結部５６の空洞より約０．１２ｍｍ^２大きく、第２連結部５６は、第１連結部５０よりは僅かに小さく形成されている。言い換えると、凸部の断面は、凹部の空洞より大きく形成されており、凹部の材質が形状変化可能な範囲で大きいということがいえる。しかし、先述のとおり、第２連結部５６が形成されている第２ユニット４６は、第１連結部５０が形成されている第１ユニット４４よりも柔軟性及び弾性が高い素材で形成されている。換言すると、第２連結部５６は第１連結部５０よりも柔軟性及び弾性が高い。そのため、第１連結部５０と第２連結部５６の連結の際、柔軟性及び弾性が高いことによる可撓性の高い材質で形成されている第２連結部５６が、第１連結部５０の断面の形状に合わせて所定の変化量だけ形状変化することが可能となる。すなわち、第１連結部５０が第２連結部５６を嵌入する方向とは直交する方向に少なくとも上述の約０．１２ｍｍ^２の面積を形状変化させて広げて、嵌入する。その後、形状変化した第２連結部５６は、第１連結部５０に向かう方向に復元力が生じ、第１連結部５０に密着する。よって、第１連結部５０と第２連結部５６が嵌合し、密閉されることとなり、第２ユニットの貯留槽に封入された特定液体がこの連結部分から漏出することを防止できる。本実施形態の分析チップデバイス４２においては、１９６Ｎの力を加えることによって第２連結部５６へ第１連結部５０を嵌入し、第１連結部５０と第２連結部５６を結合できる。なお、第１連結部５０が、第２連結部５６よりも柔軟性及び弾性が高い素材で形成されている場合では、第１連結部５０のほうが、第２連結部５６の空洞の形状に合わせて所定の変化量だけ形状変化し、その後、形状変化した第１連結部５０は、第２連結部５６に向かう方向に復元力が生じ、第２連結部５６に密着する。よって、第１連結部５０と第２連結部５６が嵌合し、密閉されることとなり、第２ユニットの貯留槽に封入された特定液体がこの連結部分から漏出することを防止できる。なお、第１連結部５０が第２連結部５６に嵌入する際は、前記変形量以上に、第１連結部５０の断面の形状又は第２連結部５６の空洞の形状が変化し、第１連結部５０の嵌入を容易に行うこともできる。

なお、上記においては本実施形態の分析チップデバイス４２を一例としたものであり、凸部と凹部のそれぞれの大きさは、凸部と凹部の両方の柔軟性、弾性、材質、表面の摩擦力、及び表面の形状、さらには、それぞれの要素における凸部と凹部の相対関係によって上限が決定され、凸部と凹部の連結が容易かつ確実に行い、かつ、封入された特定液体が連結に伴って漏出することを防止することができるように、凸部の断面は凹部の空洞より僅かに大きい形状が選択される。本実施形態のような分析チップデバイス４２の場合、凸部の断面は凹部の空洞より、０．０１ｍｍ^２〜１．００ｍｍ^２大きいことが好ましく、０．１ｍｍ^２〜０．５ｍｍ^２大きいことがより好ましい。

上流流路４８と下流流路４９との間には、分析部６８としてのキャピラリが形成されている。分析部６８の流路断面積（すなわち、流動する方向とは直交する方向の空洞の大きさ）は、上流流路４８及び下流流路４９に存在している液体が毛細管現象で流動するように設定されている。したがって、分析部６８の流路断面積は、上流流路４８及び下流流路４９のいずれの流路断面積よりも小さい。そして、分析部６８の両側に位置する液体槽５２である電極槽５２Ｂには電極６２が設けられている。これらの電極６２には、第２ユニット４６の側面に設けられた図示しない孔から挿入された図示しない給電プローブが接触する。これによって、これらの電極６２の間に電圧が印加される。

挿入孔７０は、前記したように、第１ユニット４４と第２ユニット４６との双方に、平面視で同一位置に形成されている。第１ユニット４４に設けられている方の挿入孔７０は、底部７０Ｂを有する逆円錐台形状に形成されている。この底部７０Ｂは、分析部６８の中途部分の近傍にまで達している。第２ユニット４６に設けられている方の挿入孔７０は第２ユニット４６を貫通している。

設置部１２２は、分析装置１０２の内部で第１ユニット４４が載置される部材である。分析チップデバイス４２が分析装置１０２の内部で前記した収容位置（図１参照）にある状態で設置部１２２において上記した挿入孔７０の近傍に当たる位置には、測光センサ１８６が設けられている。この測光センサ１８６で得られた信号は測定部１９０にて吸光度として算出される。

押圧部１２４は、分析装置１０２の内部で第２ユニット４６の上方に位置する部材である。分析チップデバイス４２が分析装置１０２の内部で前記した収容位置（図１参照）にある状態で押圧部１２４において上記した挿入孔７０の直上に当たる位置には、下方へ照射部１７６が突設されている。この照射部１７６は、分析部６８の中を電気泳動する液体に、先端から光を照射する部材である。また、押圧部１２４には、各々の液体槽５２に対応する位置に、下向きの穿孔ピン１６４が形成されている。

前記した突出位置から収容位置へ移動した直後においては、分析チップデバイス４２は設置部１２２に載置されており、図４に示すように、第１ユニット４４と第２ユニット４６とが離間した状態となっている。この状態から、押圧部１２４が上方から第２ユニット４６を押圧すると、第２ユニット４６は第１ユニット４４に押し付けられ、図５に示す状態となる。この間、以下の３つのことが同時に起こる。

第１に、第１ユニット４４の第１連結部５０が、第２ユニット４６の第２連結部５６に嵌入する。ここで、第２連結部５６としての凹部は下向きに拡がった孔であるのに対して、第１連結部５０としての凸部は上向きに縮径した突起であることから、第１連結部５０が下方から第２連結部５６に容易に挿入される。また、前述のように、第２連結部５６は第１連結部５０よりも柔軟性及び弾性が高い素材で形成されており、第１連結部５０が第２連結部５６へ嵌入する方向に対して直交する方向の第１ユニット４４の第１連結部５０は、当該直交する方向の第２連結部５６の空洞より、第２連結部５６の材質の形状変化によって第１連結部５０が第２連結部５６に嵌入可能な範囲で大きいので、第１連結部５０が圧入されることで、第２連結部５６は第１連結部５０よりも形状変化を被りやすく、その復元力によって第１連結部５０と第２連結部５６とが密に連結される。このとき、貯留槽５２Ａに対応する第１連結部５０は、底面膜５８を突き破る。これに伴い、特定液体９０として希釈液９１が収容されていた上流側の貯留槽５２Ａではその希釈液９１が上流流路４８に流入し、試料導入部４７に点着されていた試料８０がその希釈液９１により希釈されて希釈試料９３となる。この希釈試料９３は、上流流路４８を満たし、上流側の電極槽５２Ｂへ至る。一方、特定液体９０として泳動液９２が収容されていた下流側の貯留槽５２Ａでは、第１連結部５０が底面膜５８を突き破ることで同様に泳動液９２が下流流路４９に流入し、下流側の電極槽５２Ｂへ至るとともに、分析部６８をも満たす。

第２に、押圧部１２４に設けられている各々の穿孔ピン１６４が、対応する液体槽５２の封止膜５４を穿孔する。この穿孔により生じた孔から、図示しないポンプによる液体の加圧が可能となっている。

第３に、第１ユニット４４及び第２ユニット４６にそれぞれ設けられている挿入孔７０が一体化し、１つの有底孔となる。この挿入孔７０に、押圧部１２４に設けられている照射部１７６が上方から、底部７０Ｂに接触するまで挿入される。

以上の状態で、第１連結部５０と第２連結部５６とが連結することにより第１ユニット４４と第２ユニット４６とが一体化するとともに、貯留槽５２Ａから分析部６８への特定液体９０の流路が繋がる。これにより、２つの電極６２の間は希釈試料９３及び泳動液９２で満たされ、図示しない給電プローブにより、これら２つの電極６２の間に所定の電圧が印加され、上流流路４８から分析部６８へ連続的に希釈試料９３の電気泳動が開始される。この際、より柔軟性及び弾性が高い第２連結部５６は、下方から圧入された第１連結部５０により形状変化を被り、それにより第２連結部５６と第１連結部５０とが密閉され、この連結した箇所からの特定液体９０の漏出が防止される。

分析部６８の中を泳動する希釈試料９３は、挿入孔７０の下方を通過する際に、上方から照射部１７６により光が照射される。この照射された光は希釈試料９３により所定の波長成分が吸収され、残余の波長成分は測光センサ１８６により感知され所定の信号化がなされ、この信号は測定部１９０により吸光度として数値化される。

本発明は、キャピラリ電気泳動法に用いられる、マイクロチップとこれを抱持するカートリッジとからなる分析チップデバイスに利用可能である。

４２ 分析チップデバイス
４４ 第１ユニット
４４Ａ 上板
４４Ｂ 下板
４６ 第２ユニット
４６Ａ 前方支持爪
４６Ｂ 後方支持爪
４６Ｃ 前方支持縁
４６Ｄ 後方支持縁
４７ 試料導入部
４８ 上流流路
４９ 下流流路
５０ 第１連結部
５２ 液体槽
５２Ａ 貯留槽
５２Ｂ 電極槽
５４ 封止膜
５６ 第２連結部
５８ 底面膜
６２ 電極
６８ 分析部
７０ 挿入孔
７０Ｂ 底部
８０ 試料
９０ 特定液体
９１ 希釈液
９２ 泳動液
９３ 希釈試料
１０２ 分析装置
１０４ 筐体
１０６ 天面
１０７ 操作面
１０８ 正面
１１４ 開閉蓋
１１６ 開閉機構
１１８ トレー
１２２ 設置部
１２４ 押圧部
１６４ 穿孔ピン
１７６ 照射部
１８６ 測光センサ
１９０ 測定部

Claims (6)

1. 試料の分析に用いられる分析チップデバイスであって、
   前記試料が導入される試料導入部及び前記試料の分析が行われる分析部を有する第１ユニットと、
   特定液体が封入された貯留槽を有する第２ユニットと、を備え、
   前記第１ユニットは第１連結部を備えるとともに、前記第２ユニットは第２連結部を備え、前記第１連結部と前記第２連結部とが連結することにより前記第１ユニットと前記第２ユニットとが一体化するとともに、前記貯留槽から前記分析部への前記特定液体の流路が繋がり、
   前記第１連結部と前記第２連結部とは形状が互いに嵌合し合う凸部と凹部との組み合わせでなり、前記凸部及び前記凹部のうちの一方は他方よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されており、前記凸部が前記凹部へ嵌入する方向に対して直交する方向の前記凸部の断面の少なくとも一部が、前記直交する方向の前記凹部の空洞において該凸部が嵌合する際に該一部が接触する部位の断面より、前記一方の材質が形状変化可能な範囲で大きいことで、前記第１連結部と前記第２連結部との連結箇所からの前記特定液体の漏出を防止することを特徴とする分析チップデバイス。
2. 前記第２ユニットは前記第１ユニットの上方に位置するとともに、
   前記凸部としての前記第１連結部は前記第１ユニットに形成され、前記凹部としての前記第２連結部は前記第２ユニットに形成されていることを特徴とする請求項１記載の分析チップデバイス。
3. 前記貯留槽の底部は、前記第２連結部として形成されるとともに、前記貯留槽の前記底部は底面膜で被覆されていることを特徴とする請求項２記載の分析チップデバイス。
4. 前記凸部が前記凹部に嵌合する際、該凸部及び該凹部の双方に押圧による形状変化が生ずることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の分析チップデバイス。
5. 前記凹部は、前記凸部よりも柔軟性及び弾性が高い材質で形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の分析チップデバイス。
6. 前記凸部及び前記凹部のうちの前記一方はポリプロピレン樹脂で形成されているとともに、前記他方はポリメタクリル酸メチル樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の分析チップデバイス。