JP2006349347A - マイクロチップ - Google Patents

Abstract

【課題】 遠心分離機によってマイクロチップに遠心力が加わっても、マイクロチップから検査液である血液が飛散することがないマイクロチップを提供することにある。
【解決手段】 本発明のマイクロチップは、複数の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせて、検査液と試薬が流れる流路１１が形成され、当該流路１１につながる検査液注入孔２を有するマイクロチップにおいて、検査液注入孔２は、孔を形成する面の、他方の板部材Ｂと反対側が孔２の中心Ｘに向かって突出していることを特徴とする。特に、検査液注入孔２を形成する面は、他方の板部材Ｂと反対側に向かうにつれて連続して孔の中心Ｘに向かってテーパー状に突出していることを特徴とする。
【選択図】 図７

Description

吸光光度法により検査液である例えば血液分析を行うために使用するマイクロチップに関する。

近年、マイクロマシン技術を応用して、化学分析等を従来の装置に比して微細化して行うμ−ＴＡＳ（μ−Ｔｏｔａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｓｙｓｔｅｍ）が注目されている。
μ−ＴＡＳを医療分野に使用した場合には、血液のような検体の量を少なくすることで患者への負担を軽減することができる、試薬の量を少なくすることで検査のコストを低減することができる、装置が小型であるため、検査を簡易に行うことができる、等の利点がある。このような利点を活かし、マイクロチップを使用した血液分析装置を家庭仕様として、家庭内において患者自らの手で血液分析を行うことが検討されている。

図１、図２を用いてマイクロチップについて説明する。
図１はマイクロチップの全体図であり、図２は検査液注入部付近の拡大断面図である。

マイクロチップ１は、例えば厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせて構成されている。
それぞれの板部材Ａ，Ｂは、貼り合わせ面の片面に予め溝が形成され、貼り合わせることで溝が空洞を形成し、板部材Ａ，Ｂの間に、検査液溜まり部３、試薬溜まり部４、混合部５、吸光光度測定部６、検査液注入孔２、吸引機構接続部７が形成されている。
なお、検査液溜まり部３、試薬溜まり部４、混合部５、吸光光度測定部６、吸引機構接続部は、全て検査液と試薬が流れる流路である。

検査液注入部孔２は、検査液である血液をマイクロチップ内に導入させるためのものである。
検査液溜まり部３は、第１の検査液溜まり部３１と第２の検査液溜まり部３２とからなる。
第１の検査液溜まり部３１は、流路１１により検査液注入部２に通じ、さらに、流路１２により第２の検査液溜まり部３２に通じている。
試薬溜まり部４は、基質液を充填するための第１の試薬溜まり部４１と緩衝液を充填するための第２の試薬溜まり部４２からなる。
混合部５は、基質液、緩衝液及び検査液を混合して測定液とするためのものであり、流路１３、１４及び１５により、それぞれ、第２の検査液溜まり部３２、第１の試薬溜まり部４１及び第２の試薬溜まり部４２に通じている。
混合部５に充填された測定液は、流路１６内で十分に攪拌されて吸光光度測定部６へ充填される。
吸引機構接続部７は、測定液を吸引することによって吸光光度測定部６に導くための、図示していない吸引ポンプが接続される箇所であり、排出流路１７により吸光光度測定部６に接続されている。
吸光光度測定部６に、矢印方向から放電ランプの光源からの光を透過させて吸光光度法によって測定液中に含まれる所望の成分の濃度測定を行う。

図２を用いて説明すると、検査液注入部孔は、血液をマイクロチップ内に導入させるためのものであり、張り合わされた板部材Ａ，Ｂのうち、板部材Ａに形成された貫通孔２０である。この貫通孔２０に、血液が充填されたピペッターの針を差込み、検査液注入孔２に血液を入れ、検査液注入孔２に続く流路１１に血液を導入するものである。

このようなマイクロチップは、図３に示すように、チップホルダー８内に挿入固定し、図４に示すように、このチップホルダー８を遠心分離機に装着して、遠心分離機によってマイクロチップに特定方向の遠心力をかけることにより、血液と試薬との混合、攪拌、検査成分の分離を行うものである。
このような遠心分離機を用いた検査装置は、特開２００４−１０９０９９号公報に記載されている。
なお、図４は血液分析装置内の遠心分離機だけを取り出して説明したものである。

次に、マイクロチップの検査液注入部に血液を入れた状態を説明する。
図５は、マイクロチップの検査液注入孔に血液を入れた状態の説明図である。
検査液注入孔２となる板部材Ａに形成された貫通孔２０の貫通孔形成側面２０１は、板部材Ａの開口面２０ａと直交する方向に一直線状に切り立っており、検査液注入孔２に注入された血液の上面Ｙは、開口面２０ａより板部材Ａの内部側に位置するものである。
そして、この状態で、矢印方向に血液が流れるようにマイクロチップ１に遠心力を加えると、流路１１内に血液が流れ込み、最終的には検査液注入孔２内の血液が全て流路１１を通りマイクロチップ１の内部に移動するものである。

特開２００４−１０９０９９号公報

しかしながら、図６に示すように、検査液注入部孔２に注入する血液の注入量が規定量より多い場合、注入された血液の上面と開口面２０ａとの隙間が小さくなり、この状態でマイクロチップ１に遠心力が加わると、貫通孔形成側面２０１が直線状に切り立った状態であるので、血液が貫通孔形成側面２０１を乗り越え、マイクロチップ１から飛散し、血液分析装置内を汚染するという問題があった。

本発明の目的は、このような問題を解決するためになされたものであって、遠心分離機によってマイクロチップに遠心力が加わっても、マイクロチップから検査液である血液が飛散することがないマイクロチップを提供することにある。

請求項１に記載のマイクロチップは、複数の板部材を貼り合わせて、検査液と試薬が流れる流路が形成され、当該流路につながる検査液注入孔を有するマイクロチップにおいて、前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とする。

請求項２に記載のマイクロチップは、請求項１に記載のマイクロチップであって、特に、前記検査液注入孔を形成する面は、他方の板部材と反対側に向かうにつれて連続して孔の中心に向かってテーパー状に突出していることを特徴とする。

請求項３に記載のマイクロチップは、請求項１記載のマイクロチップであって、特に、前記検査液注入孔は、一方の板部材の嵌め込み用貫通孔に嵌め込まれた嵌合部材の孔であって、前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とする。

請求項４に記載のマイクロチップは、請求項１記載のマイクロチップであって、特に、前記検査液注入孔は、一方の板部材の流路形成用貫通孔につながる突起部材の孔であって、前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とする。

本発明のマイクロチップによれば、検査液注入部内に血液が入った状態で、マイクロチップに遠心力が加わっても、血液が、検査液注入部となっている貫通孔の突出部を乗り越えることがないので、血液がマイクロチップ外部に飛散することを防止できる。

以下図面を用いて、本発明のマイクロチップを説明する。
本発明のマイクロチップの基本構造は、図１に示すマイクロチップと同様であり検査液注入孔のみ異なるものであり、本願発明の特徴的な構造である検査液注入孔のみ説明する。

図７（ａ）は本発明のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図であり、図７（ｂ）は板部材Ａ方向から見た検査液注入孔付近の拡大平面図である。
図７（ａ）に示すように、マイクロチップ１は、図１に示すマイクロチップと同様に、厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせて構成されている。なお、本実施例では２枚の板部材を貼り合せている構成で説明しるが、３枚の板部材を貼り合せてもよく、要は、複数の板部材を貼り合せて構成されていてもよい。
板部材Ａには貫通孔２０が形成されており、板部材Ｂには溝Ｂ０が形成されており、これらの板部材Ａ，Ｂを貼り合わせることによって、貫通孔２０が検査液注入孔２として、溝Ｂ０が流路１１として構成される。

検査液注入孔２は、血液をマイクロチップ内に導入させるためのものであり、板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２００を有し、貫通孔形成側面２０１の開口２００側の一部が貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出して、突出側面２０１１となっている。
貫通孔２０の開口径Ｒは３ｍｍ、貫通孔の中心を通り突出側面２０１１と対向する貫通孔形成側面２０１との離間距離ｒは１ｍｍである。

つまり、図７に示すように、貫通孔形成側面２０１の突出側面２０１１によって形成される板部材Ａの突出部Ａ１によって貫通孔２０の外部につながる開口２００の一部を塞ぐ構造になっている。
そして、この突出部Ａ１は、マイクロチップ１に遠心力が加わった際に血液が流れる方向に形成されている。

図８は、図７に示す検査液注入部２に血液を入れ、マイクロチップ１に遠心力が加わった状態の説明図である。
図８に示すように、遠心力によって、検査液注入孔２内の血液が図中左方向に流れても、貫通孔形成側面２０１の突出側面２０１１が貫通孔２０の中心Ｘ側に突出して突出部Ａ１となっているため、血液がこの突出部Ａ１を乗り越えることがなく、血液が外部に飛散することを防止できるものである。

図９は、本発明の他のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。
図９に検査液注入孔２は、血液をマイクロチップ内に導入させるためのものであり、板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２００を有し、貫通孔形成側面２０１の開口２００側が全周にわたって貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出して、突出側面２０１１となっている。
この貫通孔形成側面２０１の突出側面２０１１によって形成される板部材Ａの環状の突出部Ａ１によって貫通孔２０の外部につながる開口２００の終縁を塞ぐ構造になっている。
そして、この突出部Ａ１は、図７の突起部Ａ１と異なり環状になっているので、マイクロチップ１にどの方向の遠心力が加わっても、血液がこの突出部Ａ１を乗り越えることがなく、血液が外部に飛散することを確実に防止できるものである。

図１０（ａ）は本発明の他のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図であり、図１０（ｂ）は板部材Ａ方向から見た検査液注入孔付近の拡大平面図である。
図１０（ａ）に示すように、この実施例のマイクロチップ１も、図１に示すマイクロチップと同様に、厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせ形成されており、板部材Ａには貫通孔２０が形成されており、板部材Ｂには溝Ｂ０が形成されており、これらの板部材Ａ，Ｂを貼り合わせることによって、貫通孔２０が検査液注入孔２として、溝Ｂ０が流路１１として構成される。

検査液注入孔２は、血液をマイクロチップ内に導入させるためのものであり、板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２００を有し、貫通孔形成側面２０１は開口２００に向かうにつれて連続して貫通孔２０の中心Ｘ側に突出したテーパー状の突出部Ａ１となっている。
そして、貫通孔２０の最大開口径Ｒは２ｍｍ、開口２００側の最小開口径ｒは１ｍｍである。

つまり、図１０に示すように、貫通孔形成側面２０１によって板部材Ａの一部がテーパー状の突出部Ａ１になっており、このテーパー状の貫通孔形成側面２０１は、貫通孔２０の中心Ｘを囲むように全周に形成されている。

この結果、図１０に示す検査液注入孔２内に血液が入った状態で、マイクロチップにどの方向の遠心力が加わっても、血液が突出部Ａ１を乗り越えることがなく、血液が外部に飛散することを防止できるものである。
なお、図１０においては、突出部Ａ１が環状に形成されているが、図７と同様に、遠心力によって血液が流れる方向にのみ、テーパー状の突起部Ａ１が形成された検査液注入孔２であってもよい。

図１１（ａ）は本発明のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図であり、図１１（ｂ）は検査液注入孔を形成する工程説明図である。
マイクロチップ１は、図１と同様に、厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせ形成されている。
板部材Ａには嵌め込み用貫通孔２００が形成されており、この嵌め込み用貫通孔２００に、検査液注入部孔となる貫通孔２０を有する嵌合部材Ａ０が嵌め込まれている。
具体的には、板部材Ａは、嵌合部材Ａ０が嵌め込まれて当接する当接凸部ａを有し、当接凸部ａの開口径Ｒが１ｍｍとなっている。
嵌合部材Ａ０の貫通孔２０は、他方の板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２０００側の貫通孔形成側面２０１が貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出しており、具体的には、貫通孔形成側面２０１は、開口２００側に向かうにつれて連続して貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出したテーパー状の環状の突出部Ａ１となっている。
この貫通孔２０の開口２０００側の開口径ｒは３ｍｍである。

つまり、図１１に示すように、貫通孔形成側面２０１によって嵌合部材Ａ０の一部がテーパー状の環状の突出部Ａ１になっており、このテーパー状の貫通孔形成側面２０１は、貫通孔２０の中心Ｘを囲むように全周に形成されているので、嵌合部材Ａ０を板部材Ａに嵌め込む際、嵌合部材Ａ０が図中矢印方向どの向きであっても板部材Ａに嵌合部材Ａ０を嵌め込むことができる。

この結果、図１１に示す検査液注入孔２内に血液が入った状態で、マイクロチップにどの方向に遠心力が加わっても、さらには、図１１に示す検査液注入孔２内であって、血液を注入するピペッタ等から注入された血液が溢れて、当接凸部ａを乗り越えた状態になっていても、血液が突出部Ａ１を乗り越えることがなく、血液が外部に飛散することを防止できるものである。

さらに、図１１（ａ）では、嵌合部材Ａ０の開口２０００側の外面Ａ０Ｈと、板部材Ａの開口２０００側の外面ＡＨは、同一平面上に存在しているが、検査液注入孔の血液収容量を増やすために、嵌合部材Ａ０の厚みｈを大きくして、嵌合部材Ａ０の外面Ａ０Ｈが、板部材Ａの外面ＡＨより突出した構造であってもよい。

図１２は、本発明の他のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。
マイクロチップ１は、図１と同様に、厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせ形成されている。
板部材Ａには流路１１につながる流路形成用貫通孔２００が形成されており、この流路形成用貫通孔２００に、検査液注入部孔２となる貫通孔２０を有する突起部材Ａ０が貼り合せられている。
突起部材Ａ０の貫通孔２０は、他方の板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２０００側の貫通孔形成側面２０１が貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出して、突出側面２０１１となっている。
つまり、図１２に示すように、貫通孔形成側面２０１の突出側面２０１１によって形成される突起部材Ａ０の突出部Ａ１によって貫通孔２０の外部につながる開口２０００の一部を塞ぐ構造になっている。
そして、この突出部Ａ１は、マイクロチップに遠心力が加わる際に血液が流れる方向に形成されている。よって、血液がこの突起部Ａ１を乗り越えることがなく、外部に飛散することを防止できるものである。

図１３は、本発明の他のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。
マイクロチップ１は、図１と同様に、厚み１ｍｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）製の２枚の板部材Ａ，Ｂを貼り合わせ形成されている。
板部材Ａには流路１１につながる流路形成用貫通孔２００が形成されており、この流路形成用貫通孔２００に、検査液注入部孔２となる貫通孔２０を有する突起部材Ａ０が貼り合せられている。
突起部材Ａ０の貫通孔２０は、他方の板部材Ｂと反対側の外部につながる開口２０００側の貫通孔形成側面２０１が貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出しており、具体的には、貫通孔形成側面２０１は、開口２０００側に向かうにつれて連続して貫通孔２０の中心Ｘ側に向かって突出したテーパー状の環状の突出部Ａ１となっている。

つまり、図１３に示すように、貫通孔形成側面２０１によって嵌合部材Ａ０の一部がテーパー状の環状の突出部Ａ１になっており、このテーパー状の貫通孔形成側面２０１は、貫通孔２０の中心Ｘを囲むように全周に形成されているので、突出部材Ａ０を板部材Ａに貼り合せする際、突起部材Ａ０がどの向きにも貼り合せることができ、遠心力がどの向きにかかっても、血液がこの突起部Ａ１を乗り越えることがなく、外部に飛散することを防止できるものである。

なお、図１２、図１３に示す検査液注入孔２にピペッタ等で血液を入れる際に、突起部材Ａ０の内部で血液が流路形成用貫通孔２００から漏れても、この突起部材Ａ０の突出部Ａ１で、血液の飛散を防止することもできる。

マイクロチップの説明図である。 従来のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。 マイクロチップをチップホルダーに固定した説明図である。 チップホルダーを遠心分離機に装着した状態の説明図である。 従来のマイクロチップに血液を入れた状態の検査液注入孔付近の拡大断面図である。 従来のマイクロチップの検査液注入孔付近で血液が飛散する説明図である。 本発明のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図と平面図である。 本発明のマイクロチップの検査液注入孔付近で血液が飛散しない説明図である。 本発明の他の実施例のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。 本発明の他の実施例のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図と平面図である。 本発明の他の実施例のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図と検査液注入孔を形成する工程の説明図である。 本発明の他の実施例のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。 本発明の他の実施例のマイクロチップの検査液注入孔付近の拡大断面図である。

符号の説明

１ マイクロチップ
２ 検査液注入孔
２０ 貫通孔
２００ 開口
２０１ 貫通孔形成側面
２０１１ 突出側面
Ａ 板部材
Ｂ 板部材
Ａ１ 突出部

Claims (4)

1. 複数の板部材を貼り合わせて、検査液と試薬が流れる流路が形成され、当該流路につながる検査液注入孔を有するマイクロチップにおいて、
   前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とするマイクロチップ。
2. 前記検査液注入孔を形成する面は、他方の板部材と反対側に向かうにつれて連続して孔の中心に向かってテーパー状に突出していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
3. 前記検査液注入孔は、一方の板部材の嵌め込み用貫通孔に嵌め込まれた嵌合部材の孔であって、
   前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
4. 前記検査液注入孔は、一方の板部材の流路形成用貫通孔につながる突起部材の孔であって、
   前記検査液注入孔は、孔を形成する面の、他方の板部材と反対側が孔の中心に向かって突出していることを特徴とする請求項１に記載のマイクロチップ。
   

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