JP2005334804A - マイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ流体システムにおいて、処理可能な試料の適用範囲の拡大、試料の使用量低減、試料の経時変化による劣化の防止、及び複数の試料の拡散による混合の防止を図ること。
【解決手段】マイクロ流体システム１００は、複数の試料を貯留すると共に試料流出部を有する試料サーバ４と、その試料流出部に連通される複数の試料導入部１４及びマイクロチャネル１０を通して試料を処理部１３に供給し所定の処理を行なうマイクロチップ１と、試料サーバ４の試料を試料流出部を通して試料導入部１４に供給する試料供給装置とを備える。試料供給装置は、試料サーバ４の試料流出部側とマイクロチップ１の試料導入部側との間を開閉する弁１８と、弁１８が開いた状態で試料サーバ４の試料を加圧して試料導入部１４へ押し出す加圧装置１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法に係り、特に、試料を処理するマイクロチップを備えたマイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法に好適なものである。

化学反応を微小空間で行なうための集積化技術が化学反応の高速性や微小量での反応、分析等の観点から注目されている。化学反応の集積化技術の１つであるマイクロチップを用いたマイクロ化学システムは、マイクロチップに試料を導入する導入口と、この導入口に接続されたマイクロチャネルとが設けられ、このマイクロチャネルの中で試料の反応、分離、抽出、検出、混合、合成、分析などの処理が行なわれる。マイクロ化学システムで行なう反応の例としては、ジアゾ化反応、ニトロ化反応および抗原抗体反応などがあり、抽出や分離の例としては、溶媒抽出、電気泳動分離およびカラム分離などがある。

この特許文献１の電気泳動装置は、第１基板と第２基板とを接合することにより板状部材が一体に形成され、第１基板には両端部分にバッファ溜部を備えた分析用溝および試料注入用溝が形成され、第２基板には第１基板のバッファ溜部に対向する位置に貫通孔が形成されるとともに、この貫通孔内壁および貫通孔の両面周辺に電圧印加のための電極膜が形成されたものである。この電気泳動装置では、電極膜を介して電気泳動装置本体の高圧電源との接続を行って電圧を印加し、泳動を行なわせるようになっている。

他の従来のマイクロ流体システムとしては、シリンジポンプを用いて試料をマイクロチップまたはマイクロプレートに輸送するものが提案されており、例えば特開２００３−１１４２２９号公報（特許文献２）に示されたものがある。

前記特許文献２のマイクロチップを使用した測定装置は、検体を流通させる微小な第１流路と、標識物質を流通させる微小な第２流路と、第１流路及び第２流路が集合して形成される微小な反応流路と、反応流路に設けられ特異的結合物質が固定された反応部位とを備えたマイクロチップを有している。そして、このマイクロチップの第１流路および第２流路にシリコンチューブを介してシリンジポンプを接続し、このシリンジポンプから検体および標識物質を供給するようにしている。

特開平８−１７８８９７号公報

特開２００３−１１４２２９号公報

前記特許文献１では、試料の輸送方法として電気泳動法を用いているため、この電気泳動法で取り扱える流体は電圧を印加することにより泳動することが可能な水溶液に制限されることとなり、無極性有機溶媒等の試料を取り扱うことができなかった。

また、前記特許文献２では、試料を輸送するシリンジポンプからマイクロチップに接続するシリコンチューブがマイクロチップの微小な流路に比較すると遥かに大きい流路であるため、ポンプ吐出口からマイクロチップの試料導入口までを接続するチューブ内を満たす多量の試料を必要としていた。更には、この試料がこのチューブ内に留まっている時間が長くなることにより、試料の品質が経時変化により劣化する恐れがあった。しかも、チューブ先端部では常に他の試料と接しているために、ポンプを動作させなくとも、拡散により試料の混合が生じるという課題があった。

本発明の目的は、処理可能な試料の適用範囲の拡大、試料の使用量低減、試料の経時変化による劣化の防止、及び複数の試料の拡散による混合の防止を図ることができるマイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法を得ることにある。

前記目的を達成するために、本発明は、複数の試料を貯留すると共に試料流出部を有する試料サーバと、前記試料流出部に連通される複数の試料導入部及びこれらの試料導入部に連通するマイクロチャネルを通して試料を処理部に供給し所定の処理を行なうマイクロチップと、前記試料サーバの試料を前記試料流出部を通して前記試料導入部に供給する試料供給装置と、を備えるマイクロ流体システムにおいて、前記試料供給装置は、前記試料サーバの試料流出部側と前記マイクロチップの試料導入部側との間を開閉する弁と、前記弁が開いた状態で前記試料サーバの試料を加圧して前記試料導入部へ押し出す加圧装置とを備える構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記弁は前記試料導入部の開口面を開閉するように設けられていること。
（２）前記試料サーバは、一方の面が前記試料導入部より大きく開口され且つ他方の面側が閉鎖された筒状体を備えると共に、前記開口で前記試料導入部の開口面を覆うように前記筒状体の一方の端部を前記マイクロチップに当接するように設置され、前記弁は、前記試料サーバ内に位置して前記試料導入部の開口面を開閉すると共に、前記マイクロチップの表面に当接するように設置されていること。
（３）前記弁の駆動源と前記加圧装置の駆動源とを共用した駆動部を有する送液制御機構を備えること。
（４）前記試料サーバは両側が開口された筒状体を備えると共に、前記加圧装置は、前記筒状体の一方の開口側を閉塞し且つ移動可能に配置された仕切り板と、前記仕切り板から前記筒状体の一方の開口の外側に延びる操作部材とを備え、前記弁は、前記筒状体の他方の開口側に配置される弁体と、前記弁体から前記仕切り板を貫通して前記筒状体の他方の開口の外側に延びる操作部材とを備え、前記送液制御装置は前記加圧装置の操作部材と前記弁の操作部材とを交互に駆動する前記駆動部を備えること。
（５）前記マイクロチップで処理された試料を貯蔵するドレンを前記マイクロチップに装着して備えること。
（６）前記マイクロチップは、前記試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部で構成される処理経路を独立した複数の経路で形成したこと。
（７）前記マイクロチップは前記処理経路を多数列に独立して形成し、前記試料サーバは、前記処理経路の各列に対応して独立に形成され、共通の連結部材を介して支持されると共に前記マイクロチップに着脱可能に設置されること。

さらに、前記目的を達成するために、本発明は、複数の試料を貯留した試料サーバの各試料の試料流出部とマイクロチップの複数の試料導入部との間を弁で閉じた状態で前記試料サーバを前記マイクロチップに設置し、前記試料サーバの試料流出部と前記マイクロチップの試料導入部との間の前記弁を開いて前記試料流出部と前記試料導入部とを連通すると共に、加圧装置で試料を加圧して前記試料流出部から前記試料導入部、前記マイクロチャネル及び処理部の順に供給し試料を処理し、前記開いた弁を閉じた後に、前記試料サーバの他の試料流出部と前記マイクロチップの他の試料導入部との間の前記弁を開いて当該試料流出部と当該試料導入部とを連通すると共に、加圧装置で試料を加圧して当該試料流出部から当該試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部の順に供給し、前記処理部で前記試料を処理することを特徴とするマイクロ流体システムを用いる処理方法にある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記弁の全てを閉じた状態とし、前記試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部で形成される処理経路を前記処理部の流出側から真空引きすること。

本発明によれば、処理可能な試料の適用範囲の拡大、試料の使用量低減、試料の経時変化による劣化の防止、及び複数の試料の拡散による混合の防止を図ることができるマイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法を得ることができる。

以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

本発明の第１実施例のマイクロ流体システム及びそれを用いる処理方法を図１から図４を用いて説明する。

本実施例のマイクロ流体システム１００の全体構成に関して、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例のマイクロ流体システムを示す構成図である。

マイクロ流体システム１００は、マイクロチップ装置５０、試料サーバ４、加圧装置１５、弁１８、送液制御機構５、温度制御装置７、処理状態検出装置８、ステージ６を備えて構成されている。このマイクロ流体システム１００における処理は、試料の反応、分離、抽出、検出、混合、合成、分析などを含む。その反応の例としては、ジアゾ化反応、ニトロ化反応および抗原抗体反応などがあり、その抽出や分離の例としては、溶媒抽出、カラム分離などがある。加圧装置１５及び弁１８は試料供給装置を構成するものである。

マイクロチップ装置５０は、マイクロチップ１、ホルダ２、ドレン９、ベース３を備えて構成されている。マイクロチップ装置５０はステージ６に載置されている。マイクロチップ１はホルダ２とベース３との間に図１の右側よりスライドさせて挿入されて設置されている。ドレン９は、マイクロチップ１内で行った反応後の試料を貯蔵するためのものであり、チャネル分離部１０ｂ（図２参照）の出口側に連通されている。ドレン９に流体取り出し口９ａ（図４参照）を設けて外部へ試料を排出できるようにもなっている。

温度制御装置７は、ペルチェ素子および温度検出センサを備えて構成されている。温度制御装置７はマイクロチップ装置内の反応や抽出や分離などの処理を行なうのに必要な温度に試料を制御するために設けられ、マイクロチップ１とステージ６との間に配置されている。このペルチェ素子は加熱或いは冷却する機能を有しているが、加熱のみでよい場合には、単なるヒータを用いてもよい。温度検出センサはマイクロチップ装置５０の温度を検出するものである。温度検出センサの測定結果に基づいて、ペルチェ素子をコントロールしてマイクロチップ１を試料の処理に必要な所定温度に制御する。すなわち、図示されていない温度調節器が温度検出センサに接続されており、この温度調節器によりペルチェ素子の電源供給を制御するようになっている。

処理状態検出装置８は、マイクロチップ１内の化学システムにおいて、反応後の状態を測定するために用いられる。尚、処理状態検出装置８をマイクロチップ装置５０上の所望測定場所に移動させるための移動機構を設けても良い。

次に、マイクロチップ１の具体的な構成に関して、図２を参照しながら説明する。図２は図１のマイクロ流体システムに用いられるマイクロチップの斜視説明図である。

マイクロチップ１はガラス、シリコン、樹脂等の材料で板状に製作されている。図示例のマイクロチップ１は、免疫分析用マイクロチップ用途向けのマイクロ流体システムに用いられる場合のものである。このマイクロチップ１は、反応固相として直径１ｍｍ以下の固体微粒子１１を収納するチャネル反応槽部１３と、固体微粒子１１の直径よりも小さい横幅の断面積を有するマイクロチャネル１０と、複数の試料導入部１４と、試料排出部１２とを備えて構成されている。なお、チャネル反応槽部１３は処理部を構成するものである。マイクロチャネル１０は、チャネル導入部１０ａとチャネル分離部１０ｂとから構成されている。試料導入部１４ａ、１４ｂ及び試料排出部１２はマイクロチップ１の一側の面に開口されている。

さらには、複数の試料導入部１４は、第１試料である標識抗体をチャネル反応槽部１３へと導く標識抗体導入部１４ａと、第２試料である抗原をチャネル反応槽部１３へと導く抗原導入部１４ｂとを有している。標識抗体導入部１４ａおよび抗原導入部１４ｂは、チャネル導入部１０ａを介してチャネル反応槽部１３に連通されている。試料排出部１２はチャネル分離部１０ｂを介してチャネル反応槽部１３に連通されている。

次に、マイクロ流体システム１００のさらに具体的な構成に関して、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は図１のマイクロ流体システムの要部縦断面図、図４は図３の中央断面図である。

試料サーバ４は、複数の試料を貯留すると共に試料流出部を有するものである。本実施例では、試料サーバ４は、複数の試料サーバ４ａ、４ｂから構成されており、それぞれの試料サーバ４ａ、４ｂに異なる種類の試料が貯留されている。試料サーバ４ａ、４ｂは、本実施例で扱う試料に対して耐薬品性を持つ材料或いは悪影響を及ぼさない材料、例えばステンレス、シリコンゴム、フッ素樹脂、ウレタンゴム、ピーク材、ガラス、ポリカーボネート等で製作されている。また、試料サーバ４ａ、４ｂの大きさは試料サーバ１７内に試料を分注する必要量に応じた大きさであり、本実施例では円筒状の形をしているが、楕円筒状等、筒状ならどのような形でも良い。

試料サーバ４ａ、４ｂは、下面側が試料導入部１４ａ、１４ｂより大きく開口され且つ上面側が閉鎖された筒状体で構成されている。試料サーバ４ａ、４ｂの大きさは試料を分注する必要量に応じた大きさとしてある。本実施例では試料サーバ４ａ、４ｂが円筒状の形をしているが、楕円筒状等の筒状でも良い。また、試料サーバ４ａ、４ｂの下面側の開口は、試料サーバ内に充填している試料が大気圧下では表面張力で漏れること無く試料サーバ内に留まっている大きさに設定されている。

そして、試料サーバ４ａ、４ｂは、下面側の開口で試料導入部１４ａ、１４ｂの開口面を覆うように筒状体の一方の端部をマイクロチップ１の表面に当接するように設置されている。即ち、試料サーバ４ａ、４ｂは、ホルダ２を利用して設置し、マイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂと合致するように密着させて設置されている。

試料サーバ４ａ、４ｂの筒状体の端部とマイクロチップ１の表面との間にはパッキン１６が設けられて気密を保つようになっている。即ち、試料サーバ１４ａ、１４ｂ内と試料導入部１４ａ、１４ｂとは、加圧装置１５ａ、１５ｂで試料サーバ４ａ、４ｂ内の試料が加圧された際にも、外部へ試料が漏れることがないように気密的に連通される。更には、マイクロチップ１の基板端部とマイクロチップ１に設けられているマイクロチップ導入部１４との位置関係が製作公差により所望の位置に対してずれが発生している場合でも、パッキン１６の内径を予めこれらのずれ量考慮して、マイクロチップ導入部１４の寸法より大きくしておけば確実にマイクロチップ１へ試料を導入することが可能となる。

弁１８は、試料サーバ４の試料流出部側とマイクロチップ１の試料導入部側との間を開閉するように設けられている。弁１８は、各試料サーバ４ａ、４ｂのそれぞれ設けられた弁１８ａ、１８ｂで構成されている。弁１８ａ、１８ｂは、各試料サーバ４ａ、４ｂの下面開口側に配置される弁体１８ａ１、１８ｂ１と、これらから仕切り板１５ａ１、１５ｂ１を貫通して各試料サーバ４ａ、４ｂの上面開口の外側に延びる操作部材１８ａ２、１８ｂ２とを備えている。弁体１８ａ１、１８ｂ１は、試料サーバ４ａ、４ｂ内に位置してマイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂの開口面を開閉すると共に、マイクロチップ１の表面に当接するように設置されている。

加圧装置１５は、各試料サーバ４ａ、４ｂのそれぞれに設けられた複数の加圧装置１５ａ、１５ｂで構成されている。各加圧装置１５ａ、１５ｂは、各試料サーバ４の上面開口側を閉塞し且つ移動可能に配置された仕切り板１５ａ１、１５ｂ１と、この仕切り板１５ａ１、１５ｂ１から試料サーバ４ａ、４ｂの上面開口の外側に延びる加圧操作部材１５ａ２、１５ｂ２とを備えている。試料サーバ４ａ、４ｂと加圧装置１５ａ、１５ｂとにより試料シリンジが構成される。

送液制御機構５は、弁１８の駆動源と加圧装置１５の駆動源とを共用した駆動部５ａを有している。

次に、マイクロ流体システムの動作に関して図１から図４を参照しながら説明する。

マイクロチップ１をホルダ２とベース３との隙間に挿入すると共に、試料を貯留した複数の試料サーバ４ａ、４ｂを準備する。試料サーバ４ａ、４ｂは、この状態で、弁１８ａ、１８ｂ及び加圧装置１５ａ、１５ｂを備えている。

かかる試料サーバ４ａ、４ｂをマイクロチップ１の所定位置に設置する。即ち、試料サーバ４ａ、４ｂの試料流出部とマイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂとの間を弁体１８ａ１、１８ｂ１で閉じた状態となるように、試料サーバ４ａ、４ｂをマイクロチップ１に設置する。具体的には、弁体１８ａ１、１８ｂ１は、試料サーバ４ａ、４ｂ内に位置してマイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂの開口面を閉じた状態にすると共に、マイクロチップ１の表面に当接される。

かかる状態のマイクロチップ装置５０をステージ６へ機械或いは人手により図１のように設置し、自動運転を行なう。

試料の処理を行なうには、まず、試料サーバ４ａの試料流出部とマイクロチップ１の試料導入部１４ａとの間を閉じている弁体１８ａ１を開いて試料サーバ４ａ内と試料導入部１４ａ内とを連通する。弁体１８ａ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１８ａ２の上端部に係止して上方に移動することにより行なわれる。

弁体１８ａ１を開いた状態において、加圧装置１５ａの仕切り板１５ａ１で試料サーバ４ａ内の試料を加圧することにより、試料サーバ４ａの試料流出部から試料導入部１４ａ、マイクロチャネル１０のチャネル導入部１０ａ、処理部であるチャネル反応槽部１３の順に供給する。なお、仕切り板１５ａ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１５ａ２の上端部を押して下方に移動することにより行なわれる。この時、送液制御機構５の下降速度を早くすることにより、試料導入部１４ａへの単位時間あたりの導入送液量を多くし、反対に下降速度を遅くすることにより、試料導入部１４ａへの単位時間あたりの導入送液量を微少量とすることができる。これによって送液量制御をすることができる。

そして、マイクロチップ１の表面温度を測定しながらペルチェ素子７への電源供給を制御する。このようにして、供給された試料がチャネル反応槽部１３で処理される。

マイクロチップ１への試料の供給が終了した後、弁体１８ａ１を閉じる。この弁体１８ａ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１８ａ２の上端部に当接して下方に移動することにより行なわれる。

処理状態検出装置８で処理状態を検出し、その処理が終了した場合には、試料サーバ４ｂの試料流出部とマイクロチップ１の試料導入部１４ｂとの間の弁体１８ｂ１を開いて当該試料流出部と当該試料導入部１４ｂとを連通する。弁体１８ｂ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１８ａ２の上端部に係止して上方に移動することにより行なわれる。

弁体１８ｂ１を開いた状態において、加圧装置１５ｂの仕切り板１５ｂ１で試料サーバ４ｂ内の試料を加圧することにより、試料サーバ４ｂの試料流出部から試料導入部１４ｂ、チャネル導入部１０ｂ、チャネル反応槽部１３の順に供給する。これによって、供給された試料がチャネル反応槽部１３で処理される。なお、仕切り板１５ｂ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１５ｂ２の上端部を押して下方に移動することにより行なわれる。この時に、導入された試料は、マイクロチャンネル反応槽部１３へ送液されるが、試料サーバ４ｂへも進もうとする。しかし、試料導入部１４ａが弁体１８ｂ１で封止されているため、試料サーバ４ｂ内の試料と試料導入部１４ａ内に進んだ試料とがマイクロチャンネル反応槽部１３以外で混合されることはない。

マイクロチップ１への試料の供給が終了した後、弁体１８ｂ１を閉じる。この弁体１８ｂ１の駆動は、送液制御機構５の駆動部５ａを操作部材１８ｂ２の上端部に当接して下方に移動することにより行なわれる。

上記処理時において、マイクロチップ１内のチャンネル分離部１０ｂ、チャンネル反応槽部１３を満たしている試料に気泡が混入して、流路抵抗が大きくなり、試料が流れ難くなった場合には、ドレン９より真空引きを行なう。この真空引きを行なったとしても、試料サーバ４ａ、４ｂ内の試料が漏れ出すことが無い。なお、この真空引きする場合には、弁１８ａ１、１８ｂ１を閉じた状態とし、試料導入部１４ａ、１４ｂ、マイクロチャネル１０及びチャンネル反応槽部１３で形成される処理経路を流出側であるドレン９の流体取り出し口から真空引きする。

本実施例によれば、加圧装置７により試料サーバ４ａ、４ｂ内の試料をマイクロチップ１へ導入する時の導入圧力を所望の圧力に制御することができ、単位時間あたりの試料導入量を精度良く制御できる。また、加圧装置７による試料の供給は差圧方式であり、無極性有機溶媒等の試料もマイクロチップ装置５０へ導入できるため、電気泳動方式と比較して試料の適用範囲が拡大できる。

また、試料サーバ４ａ、４ｂ内の試料とマイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂ内の試料とは、弁体１８ａ１、１８ｂ１により遮られているために、試料への流体混入が発生しない。

また、試料が分注されている試料サーバ４ａ、４ｂからマイクロチップ１の試料導入部１４ａ、１４ｂまでの流路の距離が短いため、この間を接続する従来のようなチューブ等が不要となり、チューブ内を満たすために必要な多量の試料が不要となる。従って、このチューブ内に試料が留まることにより生じる試料の経時変化による劣化も防止できる。

次に、本発明の第２実施例について図５から図７を用いて説明する。図５は本発明の第２実施例のマイクロ流体システムの要部概略斜視図、図６は図５のマイクロチップの概略斜視図、図７は図５に示すマイクロ流体システムで使用する試料サーバ充填時の要部概略正面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

第２実施例のマイクロチップ１には、少なくとも２つ以上のマイクロチャンネル１０を設けており、図６では平行に８つのマイクロチャンネル１０を設けてある。このマイクロチャンネル１０上には、少なくとも２つ以上のマイクロチップ導入部１４があり、図６では記載を省略してあるチャンネル反応槽部及びチャンネル分離部が少なくとも１つ以上設けられている。そのチャンネル反応槽部には第１実施例と同じように固体微粒子がある。本実施例では、５種類の試料を混合させるために、試料導入口１４ａ〜１４ｅの５ケの試料導入部１４が設けられている。

このマイクロチップ１を使用して抗原抗体反応を行なう場合、例えば図５で示す例にはそれぞれ１〜１００μＬ充填可能な試料サーバ４ａ〜４ｅがある。試料サーバ４ａにサンプル、試料サーバ４ｂに洗浄液、試料サーバ４ｃに抗体、試料サーバ４ｄに洗浄液、試料サーバ４ｅに標識抗体を予め充填しておく。この時にマイクロチップ１には８つのマイクロチャンネル１０があるため、８つの試料サーバ４ａのそれぞれに抗原濃度が異なるサンプルを充填しておけば、１度の分析作業で８種類の抗原抗体反応を行い、反応後に図５では記載を省略してある検出機構により測定することができる。

また、８つの試料サーバ４の全てに同じ試料を充填する場合には、図７で示すようにサーバ連結バー２１の溝部分に試料サーバ４をはめ込み、連結させた状態で、可動仕切り板連結バー１９を図７で示す場合には上方向に動作させて、可動仕切り板１５により試料サーバ４の吐出口から例えばシャーレ２４に充填する試料を満たしておけば８つの試料サーバ４へ同時に補充できる。

図５において、サーバ連結バー２１により連結された試料サーバ４をホルダ２に設けられている試料サーバ用穴にはめ込み、試料サーバ４をホルダ２へセットするために、先端がねじとなっているガイド２２を使用してホルダ２へ接続し、更に図３を用いて説明したとおりパッキン１６によりシールを確実に行なうため、バネ２３を用いてサーバ連結バー２１を下方向に押し付けることにより、溝にはめ込んである試料サーバ４が下方向に押し付けられ、更にパッキン１６が下方向に押し付けられることにより、マイクロチップ１に設けられたマイクロチップ導入部１４と確実にシールを行なうことができる。

図５で示すように、１つの送液制御機構５を用いて８つの試料サーバ４を動作させるために、熊手のように各試料サーバを動作できるように溝を予め設けておけば、一度に複数の加圧装置１５及び弁１８を動作させることができる。また、導入したい試料の量をそれぞれ異なる量としたい場合には、送液制御機構５の下降量を変更せずに、試料サーバ４の径を変えることで、例えば０．１〜１００μＬ／ｍｉｎの間で、マイクロチップ導入部１４より、マイクロチャンネル１０へ送液することが達成できる。

反応手順は図２で示したように、予め抗体を担持させた固体微粒子１１をマイクロチャンネル反応槽部１３に設置しておき、全ての弁１８によりマイクロチチップ導入部１４を封止した状態にしておく。試料サーバ４ａの弁１８ａを送液制御機構５により上方向動作をさせて、試料導入部１４ａを開放状態にした後、試料サーバ４ａ内に充填してあるサンプルに対して、送液制御機構５を下方動作させることにより仕切り板１５ａを下方動作させて、試料導入部１４ａよりマイクロチャンネル１０内に送液を行い、固体微粒子１１に担持された抗体にサンプルに含まれる所望の抗原が結びつく。次に、前述と同様に動作を行い試料サーバ４ｂ内に充填してある洗浄液を試料導入部１４ｂよりマイクロチャンネル１０内に送液を行い、マイクロチャンネル１０内に残存する不要なサンプルを除去する。以下、同様に試料サーバ４ｃ、試料サーバ４ｄを動作させ、最後に試料サーバ４ｅにより標識抗体の送液を行なうことにより、固体微粒子１１に結びついていた抗体と標識抗体が反応して、固体微粒子１１より分離されたものを測定することにより、サンプル中に含まれる特定の抗原濃度が測定可能となる。なお、この時必要に応じて、ドレン９によりマイクロチャンネル１０内を真空引きすることにより、固体微粒子１１の間に含まれる気泡を除去してやり、気泡により発生する圧力損失を防ぐことができる。

本発明の第１実施例のマイクロ流体システムを示す構成図である。 図１のマイクロ流体システムに用いられるマイクロチップの斜視説明図である。 図１のマイクロ流体システムの要部縦断面図である。 図３の中央断面図である。 本発明の第２実施例のマイクロ流体システムの要部概略斜視図である。 図５のマイクロチップの概略斜視図である。 図５に示すマイクロ流体システムで使用する試料サーバ充填時の要部概略正面図である。

符号の説明

１…マイクロチップ、２…ホルダ、３…ベース、４、４ａ〜４ｅ…試料サーバ、５…送液制御機構、５ａ…駆動部、６…ステージ、７…ペルチェ素子、８…処理状態検出装置、９…ドレン、１０…マイクロチャンネル、１０ａ…チャンネル導入部、１０ｂ…チャンネル分離部、１１…固体微粒子、１２…試料排出部、１３…チャンネル反応槽部、１４、１４ａ〜１４ｅ…試料導入部、１５、１５ａ〜１５ｅ…加圧装置、１５ａ１、１５ｂ１…仕切り板、１５ａ２、１５ｂ２…加圧操作部材、１６…パッキン、１８、１８ａ〜１８ｅ…弁、１８ａ１、１８ｂ１…弁体、１８ａ２、１８ｂ２…弁操作部材、１９…仕切り板連結バー、２０…試料導入口用弁連結バー、２１…サーバ連結バー、２２…ガイド、２３…バネ、２４…シャーレ、５０…マイクロチップ装置、１００…マイクロ流体システム。

Claims (10)

1. 複数の試料を貯留すると共に試料流出部を有する試料サーバと、
   前記試料流出部に連通される複数の試料導入部及びこれらの試料導入部に連通するマイクロチャネルを通して試料を処理部に供給し所定の処理を行なうマイクロチップと、
   前記試料サーバの試料を前記試料流出部を通して前記試料導入部に供給する試料供給装置と、を備えるマイクロ流体システムにおいて、
   前記試料供給装置は、前記試料サーバの試料流出部側と前記マイクロチップの試料導入部側との間を開閉する弁と、前記弁が開いた状態で前記試料サーバの試料を加圧して前記試料導入部へ押し出す加圧装置とを備える
   ことを特徴とするマイクロ流体システム。
2. 請求項１に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記弁は前記試料導入部の開口面を開閉するように設けられていることを特徴とするマイクロ流体システム。
3. 請求項２に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記試料サーバは、一方の面が前記試料導入部より大きく開口され且つ他方の面側が閉鎖された筒状体を備えると共に、前記開口で前記試料導入部の開口面を覆うように前記筒状体の一方の端部を前記マイクロチップに当接するように設置され、前記弁は、前記試料サーバ内に位置して前記試料導入部の開口面を開閉すると共に、前記マイクロチップの表面に当接するように設置されていることを特徴とするマイクロ流体システム。
4. 請求項１に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記弁の駆動源と前記加圧装置の駆動源とを共用した駆動部を有する送液制御機構を備えることを特徴とするマイクロ流体システム。
5. 請求項４に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記試料サーバは両側が開口された筒状体を備えると共に、前記加圧装置は、前記筒状体の一方の開口側を閉塞し且つ移動可能に配置された仕切り板と、前記仕切り板から前記筒状体の一方の開口の外側に延びる操作部材とを備え、前記弁は、前記筒状体の他方の開口側に配置される弁体と、前記弁体から前記仕切り板を貫通して前記筒状体の他方の開口の外側に延びる操作部材とを備え、前記送液制御装置は前記加圧装置の操作部材と前記弁の操作部材とを交互に駆動する前記駆動部を備えることを特徴とするマイクロ流体システム。
6. 請求項１に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記マイクロチップで処理された試料を貯蔵するドレンを前記マイクロチップに装着して備えることを特徴とするマイクロ流体システム。
7. 請求項１に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記マイクロチップは、前記試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部で構成される処理経路を独立した複数の経路で形成したことを特徴とするマイクロ流体システム。
8. 請求項７に記載のマイクロ流体システムにおいて、前記マイクロチップは前記処理経路を多数列に独立して形成し、前記試料サーバは、前記処理経路の各列に対応して独立に形成され、共通の連結部材を介して支持されると共に前記マイクロチップに着脱可能に設置されることを特徴とするマイクロ流体システム。
9. 複数の試料を貯留した試料サーバの各試料の試料流出部とマイクロチップの複数の試料導入部との間を弁で閉じた状態で前記試料サーバを前記マイクロチップに設置し、
   前記試料サーバの試料流出部と前記マイクロチップの試料導入部との間の前記弁を開いて前記試料流出部と前記試料導入部とを連通すると共に、加圧装置で試料を加圧して前記試料流出部から前記試料導入部、マイクロチャネル及び処理部の順に供給し試料を処理し、
   前記開いた弁を閉じた後に、前記試料サーバの他の試料流出部と前記マイクロチップの他の試料導入部との間の前記弁を開いて当該試料流出部と当該試料導入部とを連通すると共に、加圧装置で試料を加圧して当該試料流出部から当該試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部の順に供給し、
   前記処理部で前記試料を処理する
   ことを特徴とするマイクロ流体システムを用いる処理方法。
10. 請求項９に記載のマイクロ流体システムを用いる処理方法において、前記弁の全てを閉じた状態とし、前記試料導入部、前記マイクロチャネル及び前記処理部で形成される処理経路を前記処理部の流出側から真空引きすることを特徴とするマイクロ流体システムを用いる処理方法。
    

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