JP2008128907A - マイクロ流路チップ - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ流路の一部に担架させた試薬を流路上の定位置で確実に、且つ速やかに検体に溶解させることができ、更に、チップの製造設備や製造工程を簡略化して、製造コストを低減させることのできるマイクロ流路チップを提供すること。
【解決手段】乾燥試薬４１，４２を予め流路内に担架して液体試薬を導入することにより溶解させるマイクロ流路１４チップであって、液体試薬の流路断面より大きな断面を持つ試薬担架部３４，３５を、マイクロ流路１４の一部に有し、試薬担架部３４，３５に担架される乾燥試薬４１，４２をマイクロ流路１４よりも大きい固体にすることで乾燥試薬４１，４２を試薬担架部３４，３５にしっかりと保持させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、乾燥試薬を予め流路内に担架して液体試薬を導入することにより溶解させるマイクロ流路チップに関する。

近年、微量の検体の分析や化学反応処理を安価に、且つ迅速に実現するシステムとして、マイクロ流路チップを使用する方法が提案されている。

前記マイクロ流路チップはこのチップへ液体を供給して検査を実行する検査装置に適用される物である。この検査装置として例えば特許文献１に開示される生化学処理装置等があり、チャンバ（処理空間）とチャンバ間を連通するマイクロ流路とを有する生化学反応カートリッジ（マイクロ流路チップ）を載置するステージと、流路を介して液体を移動させるための移動手段と、チャンバ内の液体の有無或いは液量を検出する検出手段と、検出手段により検出されたチャンバ内の液体の情報により液体の移動の結果を判定する判定手段とを設けることにより、前記マイクロ流路内で予備処理した検体を前記チャンバ内に誘導して、チャンバ内の検査試薬と検体との化学反応又は生化学反応から、検体の分析を行う。

前記マイクロ流路内での検体の予備処理とは、例えば、前記チャンバ内に保持した検査試薬と検体とが効率良く反応するように、検体に反応促進物質（試薬）を混合したり、あるいは検体中の特定成分を単離させたり溶解・増幅させるために検体に所定の反応物質を混合する処理である。

そして、このような予備処理や分析用の反応処理を簡単に実施できるように、予め、チップ製造時に予備処理や分析用の反応処理などに使う試薬を乾燥状態にしてマイクロ流路の内壁面の一部に担架させたマイクロ流路チップが提案されている。 そして、このようなマイクロ流路チップにおいて、マイクロ流路の内壁面への乾燥試薬の担架方法としては、付着性を持つハイドロゲル等の担体を介して乾燥試薬を壁面に固定着させる方法、あるいは、エネルギー線硬化性樹脂で形成される多孔質体をマイクロ流路の内壁面に固着装備しておいて、その多孔質体の微細孔に乾燥試薬を担持させる方法が提案されている（例えば、特許文献２，３参照）。

このようなマイクロ流路チップでは、マイクロ流路に検体を流すと、マイクロ流路を流れる検体がマイクロ流路の一部に担架された乾燥試薬に接触して、検体に接触した乾燥試薬が検体中に溶出することで試薬と検体との混合が開始するため、マイクロ流路チップを用いた検体分析作業が簡便になる。

特開２００６−１７０６５４号公報 特開２００４−１９４６５２号公報 特開２００６−１３３００３号公報

ところが、ハイドロゲル等の担体を介して乾燥試薬を担架させる方法の場合は、担体が乾燥試薬の一部を覆うことによって、乾燥試薬と検体との接触が低減するため、試薬と検体との反応が遅れたり、あるいは、試薬の検体への溶解が遅れ、試薬による予備処理が遅延するという問題が生じた。

一方、エネルギー線硬化性樹脂製の多孔質体に乾燥試薬を担持させる場合は、予め、マイクロ流路チップのマイクロ流路の壁面に未硬化状態のエネルギー線硬化性樹脂を塗布した後、その樹脂の塗布面にパターン露光法等によりエネルギー線を照射する多孔質体生成工程が必要となり、製造設備や製造工程が複雑化するため、マイクロ流路チップの製造コストが高額化するという問題が生じた。

このような問題の発生を防止するために、担体やエネルギー線硬化性樹脂製の多孔質体などを使わずに、例えば、流路壁面上で液体試薬を乾燥させることで流路壁面に乾燥試薬を担架させた状態を得ると、流路壁面に対する試薬の接着強度の不足によって、マイクロ流路チップの搬送時に加わる振動等で試薬が流路壁面から剥離してしまったり、マイクロ流路内を流れる検体との接触時に作用する負荷で試薬が流路壁面から剥離するという不都合が生じる。試薬が担架位置から剥離することによって、試薬の溶解位置がずれたり、試薬が検体の一部に接触した状態で流動することによって試薬の検体への溶解が遅れるという問題が生じてしまう。

そこで、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、マイクロ流路の一部に担架させた試薬を流路上の定位置で確実に、且つ速やかに検体に溶解させることができ、更に、チップの製造設備や製造工程を簡略化して、製造コストを低減させることのできるマイクロ流路チップを提供することである。

（１）本発明の上記課題の解決は、乾燥試薬を予め流路内に担架して液体試薬を導入することにより溶解させるマイクロ流路チップであって、
前記液体試薬の流路断面より大きな断面を持つ試薬担架部を前記流路の一部に有し、
前記試薬担架部に担架される前記乾燥試薬が前記流路よりも大きい固体であるマイクロ流路チップにより達成される。

上記構成によれば、固体化された乾燥試薬は、その断面寸法が、試薬担架部に連通する液体試薬の流路断面よりも大きいため、液体試薬の流路から拡幅する試薬担架部の周壁への引っかかりにより、付着性を持つ担体を使用してマイクロ流路の内壁面に固定着させなくても、試薬担架部に強固に保持させることができる。そのため、振動や液体試薬（検体）との接触で作用する負荷などによって不用意に試薬担架部から固体のまま流路に流れ出すことがない。また、付着性を持つ担体を使用せずに試薬担架部に担架できるため、担体によって乾燥試薬の一部が覆われることによって、乾燥試薬と検体との接触が低減することがなく、速やかな溶解に繋がる。
従って、マイクロ流路の一部に担架させた試薬を流路上の定位置で確実に、且つ速やかに液体試薬に溶解させることができる。

更に、流路断面よりも大きな断面寸法に固形化された乾燥試薬を、試薬担架部に形成するだけで、試薬担架部への試薬の担架が完了する。即ち、乾燥試薬の担架のために、例えばエネルギー線照射によるパターン露光によって担体となる多孔質体を製造するなどのコストのかかる設備や工程が不要なため、チップの製造設備や製造工程を簡略化して、製造コストを低減させることもできる。

（２）なお、好ましくは、上記（１）に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記試薬の乾燥方法が凍結乾燥によるものである構成とすると良い。
このような構成にすると、凍結乾燥時の脱水により、試薬は多孔質性の塊状物となり、検体である液体試薬との接触面積が増えることにより、液体試薬との反応や溶解が促進され、乾燥試薬による液体試薬の処理時間を短縮することができる。
また、乾燥試薬の母材を、試薬担架部と同様の断面形状の区画に充填して、凍結乾燥を実施すれば、製造された乾燥試薬は試薬担架部の寸法形状に整合する塊状物となり、試薬担架部への収まりが良くなり、試薬担架部への担架処理を容易にできる。

（３）また、好ましくは、上記（１）又は（２）に記載のマイクロ流路チップにおいて、前記試薬がデキストリンを腑形剤として凍結乾燥されている構成とすると良い。
このような構成にすると、デキストリンは凍結乾燥時に前記試薬の立体構造を維持し、活性を損なうことなく凍結乾燥を行うことができる。

（４）また、好ましくは、上記（１）乃至（３）のいずれか一つに記載のマイクロ流路チップにおいて、前記試薬担架部の幅が連通する流路幅の１．１倍以上である構成とすると良い。

このような構成にすると、試薬担架部に装着される乾燥試薬の塊状物の幅寸法は液状試薬が流れる流路幅の１．１倍以上になり、乾燥試薬の塊状物を試薬担架部に止めるための引っかかり代を流路幅の０．１倍以上に確保できる。これにより、液状試薬との接触で乾燥試薬の塊状物の略全量が液状試薬中に溶解するまで乾燥試薬の塊状物を試薬担架部内に止めておくに十分な引っかかり強度を確保でき、試薬担架部において、乾燥試薬の溶解処理を完遂できる。

（５）また、好ましくは、上記（１）乃至（４）のいずれか一つに記載のマイクロ流路チップにおいて、固形化された乾燥試薬と前記試薬担架部内壁との隙間を試薬担架部高さの４／５以内とすると良い。

このような構成にすると、マイクロ流路チップ持ち運び時の振動などによって、試薬担架部内で乾燥試薬が不用意に動くことが抑制され、試薬担架部壁面との衝突により塊状の乾燥試薬が細分化されて試薬担架部外に流失することを防ぐことが出来る。なお、凍結乾燥により固形化された乾燥試薬は多孔質体を形成して内部に空隙を持つため、試薬担架部に隙間無く乾燥試薬を充填した場合でも流動抵抗増加の影響は少なく、安定した送液を妨げることはない。

（６）また、好ましくは、上記（１）乃至（５）のいずれか一つに記載のマイクロ流路チップにおいて、前記流路内で前記試薬担架部を挟んで配置された２つの溶解・混合用のセルを備え、流路内に導入された前記液体試薬を溶解・混合用のセル間で往復させることにより試薬担架部に乾燥状態で担架された試薬を均一に溶解・混合する構成とすると良い。

このような構成にすると、試薬担架部における乾燥試薬と液体試薬との接触回数が増えることで、液体試薬への乾燥試薬の反応や溶解を促進して、処理時間を短縮することができ、更に、試薬担架部で液体試薬に溶出した乾燥試薬が、試薬担架部を挟む２つの溶解・混合用のセル間を液体試薬が往復する際の流動により、液状試薬中により均一に拡散されて、液状試薬中への乾燥試薬の反応、溶解がより均一に実現でき、短時間で信頼性の高い処理を実現することができる。

（７）また、好ましくは、上記（１）乃至（６）のいずれか一つに記載のマイクロ流路チップにおいて、前記溶解・混合用セルの大きさが乾燥状態で担架された前記試薬を溶解する液体試薬全量を収める大きさである構成とすると良い。

このような構成にすると、液体試薬全量が、確実に、２つの溶解・混合用セル間を移動でき、移動による撹拌作用によって、液状試薬中への乾燥試薬の反応、溶解がより均一に実現できると同時に、処理済みの液体試薬を一時的に一方の溶解・混合用セルに貯留して次の処理に備えるなど、マイクロ流路チップ上でのプロセス制御を容易にすることができる。

（８）また、好ましくは、上記（１）乃至（７）のいずれか一つに記載のマイクロ流路チップにおいて、前記乾燥試薬が酵素，核酸増幅反応の起点となるプライマーのいずれかである構成とすると良い。
このような構成にすると、検体としての液状試薬に対して、酵素あるいはプライマーによる予備処理を効率よく完遂することができる。

本発明に係るマイクロ流路チップでは、固体化された乾燥試薬は、その断面寸法が、試薬担架部に連通する液体試薬の流路断面よりも大きいため、液体試薬の流路から拡幅する試薬担架部の周壁への引っかかりにより、付着性を持つ担体を使用してマイクロ流路の内壁面に固定着させなくても、試薬担架部に強固に保持させることができる。そのため、振動や液体試薬（検体）との接触で作用する負荷などによって不用意に試薬担架部から固体のまま流路に流出することがない。また、付着性を持つ担体を使用せずに試薬担架部に担架できるため、担体によって乾燥試薬の一部が覆われることによって、乾燥試薬と検体との接触が低減することもない。
従って、マイクロ流路の一部に担架させた試薬を流路上の定位置で確実に、且つ速やかに液体試薬に溶解させることができる。

更に、流路断面よりも大きな断面寸法に固形化された乾燥試薬を、試薬担架部に形成するだけで、試薬担架部への試薬の担架が完了する。即ち、乾燥試薬の担架のために、例えばエネルギー線照射によるパターン露光によって担体となる多孔質体を製造するなどのコストのかかる設備や工程が不要なため、チップの製造設備や製造工程を簡略化して、製造コストを低減させることもできる。

以下、本発明に係るマイクロ流路チップの好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明に係るマイクロ流路チップの一実施の形態の分解斜視図、図２は図１に示したマイクロ流路チップを構成する流路基板の構成の説明図で、図２（ａ）は前記流路基板の平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ矢視図、図２（ｃ）は図２（ｂ）のＢ矢視図、図３は図２（ｃ）に示したマイクロ流路のＣ部の拡大図である。

図１及び図２に示したマイクロ流路チップ（以下、単に「チップ」とも称す。）１は、検査装置（図示せず）にセットされて使用され、一回の使用後に廃棄される。本実施の形態は、検体である血液（全血）がマイクロ流体チップ１に注入される。マイクロ流体チップ１は、検査装置にセットされることで、チップ外部からの物理的作用力によって検体液がハンドリングされ、例えば一塩基多型の複数ターゲット遺伝子が検査されるものであり、特開２００５−１６０３８７に示されているような、ターゲット配列の核酸を等温で特異的に増幅するための反応とその検出をチップ１上で実現可能とするものである。これにより、例えば、標的核酸を増幅してこれを検出することで、感染症の原因となる病原体に特異的な標的核酸の増幅及び検出が可能となり、検体中の該病原体の存否等が判定可能となる。

本実施の形態において、物理的作用力は、液流路の始点と終点に設けたポート部ＰＴからエア供給又はエア吸引することにより発生する空気圧作用力（空圧駆動力）である。したがって、液流路内に供給された液体が、液流路の始点と終点とに作用されるエア供給又はエア吸引により、液流路内の所望位置へ移動制御可能となる。この際、液体は、始点と先端部、後端部と終点との間に介在する気体に挟持された状態で保持され、引っ張り力の作用により途中で分断されることがない。

なお、ＤＮＡ増幅反応は、等温増幅反応により、使用する酵素の活性が一定に維持できる温度に保たれる。ここで、「等温」とは、酵素およびプライマーが実質的に機能し得るような、ほぼ一定の温度をいう。さらに、「ほぼ一定の温度」とは、酵素及びプライマーの実質的な機能を損なわない程度の温度変化であれば許容されることを意味する。

また、マイクロ流体チップ１は熱可塑性の高分子ポリマーの射出成形により製作される。使用する高分子ポリマーは、特に限定されないが、光学的に透明であり、耐熱性が高く、化学的に安定であり、射出成形が容易なものが望ましく、ＣＯＰ、ＣＯＣ、ＰＭＭＡ等が好適である。光学的に透明とは、検出に用いる励起光や蛍光の波長において透過性が高く、散乱が小さく、自家蛍光が少ないことである。マイクロ流体チップ１は、蛍光を検出可能とする透光性を有していることで、検出試薬に例えばサイバーグリーンが用いられ、反応によって増幅された２本鎖ＤＮＡにインターカレートすることで発する蛍光が測定可能となる。これにより、ターゲットとする遺伝子配列の存在の有無が検出可能となる。

図１及び図２（ａ）において、流路基板３は、その厚さ寸法ｔ、幅寸法Ｗ、長さ寸法Ｌが、省スペースで持ち運び可能な適度の大きさに設定されている。そして、流路基板３の表面には、外部の加熱手段を装備するための凹みである掘り込み１１，１２と、後述するマイクロ流路１４の一端に連通して設けられた検体投入用のポートＰ１と、マイクロ流路１４に連通して設けられてマイクロ流路１４内における検体の移動を制御する制御用ポートＰ２，Ｐ３と、マイクロ流路１４の途中に連通して設けられてマイクロ流路１４内に予備処理用の試薬等の被混合物質を投入する試薬投入用のポートＰ４とが形成されている。

流路基板３の表面に開口する各ポートＰ１〜Ｐ４の周囲は、流路基板３の他の部分より隆起したリング状の隆起部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄとなっており（図２（ｂ）参照）、この隆起部１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄには、ポートパッドを介して配管が接続され、各配管にはバルブを介して、検査装置による送液駆動（マイクロ流路１４内での検体の移動操作）のためのポンプが接続される。

各ポートＰ１〜Ｐ４は、流路基板３を貫通する貫通孔として形成され、流路基板３の裏面に形成されたマイクロ流路１４に連通している。マイクロ流路１４は、流路基板３に溝として形成され、その開放面が蓋材５によって封止されることで流路となる。このマイクロ流路１４は、第１のマイクロ流路用溝２１と、この第１のマイクロ流路用溝２１に複数の分岐流路２３を介して連通した第２のマイクロ流路用溝２２とで構成されている。

第１のマイクロ流路用溝２１は、基端が検体投入用のポートＰ１に連通し、終端が制御用ポートＰ２に連通していている。第２のマイクロ流路用溝２２は、基端側が複数の分岐流路２３を介して第１のマイクロ流路用溝２１の途中に接続されており、終端が制御用ポートＰ３に連通している。

第１のマイクロ流路用溝２１の基端であるポートＰ１寄りの位置には、第１の混合部２４が設けられ、更に、試薬投入用のポートＰ４が第１のマイクロ流路用溝２１に連通する合流部２５と前述の第１の混合部２４との間の第１のマイクロ流路用溝２１には、加熱部２６が設定されている。第１の混合部２４は、第１のマイクロ流路用溝２１の溝幅を広げた複数個の亀甲型の混合セル２４ａを流れ方向に沿って所定の間隔で直列に配置したものである。そして、マイクロ流路１４の底面を提供する蓋材５の下方には、外部（検査装置）の加熱手段が配置され、マイクロ流路１４の底面から加熱可能にされている。

加熱部２６は、流路基板３の表面側に配置した掘り込み１２に装着した加熱手段により、マイクロ流路１４内を流れる被混合物質を所定の温度に昇温させる部位である。

第１のマイクロ流路用溝２１上で、第１のマイクロ流路用溝２１に複数本の分岐流路２３が接続された分注部２８と合流部２５との間には、合流部２５側から順に、第２の混合部３１と、第３の混合部３２が装備されている。また、これらの第２の混合部３１と第３の混合部３２との間には、更に別の予備処理として検体に接触・反応させる乾燥試薬を保持した２つの試薬担架部３４，３５が設けられている。

本願発明を適用できる中心的な部分として試薬担架部３４，３５がある。
図３に示すように、その流路幅ｗ２が、液体試薬である検体が流れるマイクロ流路１４の流路幅ｗ１よりも１．１倍以上大きく設定されており、これにより、マイクロ流路１４よりも大きな流路断面を持つ流路空間に形成されている。

本実施形態の場合、試薬担架部３４，３５に保持される乾燥試薬４１，４２は、液状試薬（検体）である血液中のＤＮＡ増幅反応に有効な酵素であるＤＮＡポリメラーゼおよびＭｕｔＳで、デキストリンを腑形剤として凍結乾燥することにより、試薬担架部３４，３５の上部領域を埋める一塊の塊状物（固体）に形成されている。

なお、ＤＮＡポリメラーゼは、実質的に５´→３´エキソヌクレアーゼ活性を有しないものであることが望ましく，バチルス・ステアロサーモフィルス、バチルス・カルドテナックス等の好熱性バチルス属細菌由来ＤＮＡポリメラーゼの５´→３´エキソヌクレアーゼ活性を欠失した変異体、大腸菌由来ＤＮＡポリメラーゼＩのクレノウフラグメント等が挙げられる。また、ＭｕｔＳは「ミスマッチ結合タンパク質」と呼ばれるタンパク質群の一つであり、ＤＮＡの２本鎖において部分的に対合できない（ミスマッチ）塩基対が生じた時に、これを修復する機能を有するタンパク質群である。

この塊状物の製造は、マイクロ流路チップ上の試薬担架部３４，３５に、乾燥試薬の母材となる液状試薬である前記酵素{Bst.Polymerase（New England Lab社製）およびMuts（ニッポンジーン社製）}とデキストリン溶液［デキストリン（和光純薬社製）を10mM Trisバッファー｛トリス-塩酸、pH 7.5 （1M）（インビトロジェン社製）を滅菌水で100倍希釈）｝に13.3％(Weight / Volume)となるように溶解したもの］を１：１の体積比で混合したものをそれぞれ充填し、凍結乾燥することによって形成したものである。なお、凍結乾燥するにあたり、透析処理によって前記酵素から保存剤であるグリセロールを除去した後にデキストリン溶液と混合した。
試薬担架部３４，３５の形状はφ3.0mm，深さ1.0mmとなっており、前記酵素（Bst.PolymeraseおよびMuts）2.4μLと前記デキストリン溶液2.4μLを混合後、試薬担架部３４，３５にそれぞれ充填し、角型ドライチャンバーDRC-1000（東京理化器械社製）内の冷却棚に載せ、真空凍結乾燥機FDU-2100（東京理化器械社製）を用いて下記凍結乾燥プログラムで凍結乾燥後、蓋をすることによってマイクロ流路チップ上の所定の位置に前記酵素を強固に保持させた。なお、前記酵素と前記デキストリン溶液の混合液中のデキストリン固形分率は6.7％となっており、酵素の活性を失うことなく凍結乾燥させることができ、また凍結乾燥後に多孔質体が形成されることにより、液状試薬に素早く溶解させることができる。
〜凍結乾燥プログラム〜
（１）予備凍結工程 ：温度勾配なし（冷却能力最大）で棚を−40℃まで冷却後，40分維持
（−35℃で真空引き開始 → 真空度10Pa以下）
（２）乾燥工程 ：冷却棚を20℃まで昇温後，２時間維持
また、マイクロ流路１４の流路幅は1.0mmに設計されており、試薬担架部３４，３５に保持される乾燥試薬４１，４２は、液体試薬である検体が流れるマイクロ流路14の断面幅よりも大きな断面幅を持つ一塊の固体に仕上げられている。なお、試薬担架部３４、３５およびマイクロ流路１４の寸法は適宜に設計変更可能で、これに限定されるものではない。

なお、図４に示すように、試薬担架部３４ａ，３５ａに連通する上流および下流の流路を、その断面よりも大きな断面を持つ補助セル３６ａ，３６ｂ，３６ｃ間に配置する構成としても良い。このような構成とすることで、乾燥試薬４１，４２の母材となる液状試薬を試薬担架部３４ａ，３５ａに充填する際、界面活性剤の含有などでその表面張力が低い液状試薬の場合でも、試薬担架部３４ａ，３５ａに連通する上流および下流の補助セル３６ａ，３６ｂ，３６ｃに働くラプラス圧の作用により試薬担架部３４ａ，３５ａに連通する流路内で液状試薬を留め、所定の位置に乾燥試薬４１，４２を充填することができる。また、好ましくは図５に示すように、試薬担架部３４ｂ，３５ｂの形状を試薬担架部側壁と流路流れ方向とのなす角度が１５°〜３０°となる形状とすることによって、送液の際の流動抵抗を軽減することができ，安定した送液を行うことができる。補助セル３８ａ，３８ｂ，３８ｃも図５に示すように同様の形状としてもよい。

また、図３、図４、図５に示す試薬担架部３４，３５，３４ａ，３５ａ，３４ｂ，３５ｂは、充填された乾燥試薬４１，４２と試薬担架部３４，３５，３４ａ，３５ａ，３４ｂ，３５ｂの内壁との隙間ｓは試薬担架部３４，３５，３４ａ，３５ａ，３４ｂ，３５ｂの高さ寸法Ｈ（試薬担架部３４のＤ断面を示す図６参照）の４／５以内となるように寸法設定されている。

更に、本実施の形態では、図３に示す試薬担架部３４，３５を例に取ると、図７に示すように、マイクロ流路１４となる第１のマイクロ流路用溝２１上には、試薬担架部３４，３５を挟んで配置された２つの混合部３１，３２は、検体に添加される試薬の検体への溶解及び混合を促進する、所謂溶解・混合用のセルである。本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、ポートＰ１からマイクロ流路１４内に導入された液体試薬としての検体を、溶解・混合用のセルである２つの混合部３１，３２間で往復させることにより試薬担架部３４，３５に乾燥状態で担架された乾燥試薬４１，４２を均一に溶解・混合する。

上記の２つの混合部３１，３２の大きさは、乾燥状態で担架された乾燥試薬４１，４２を溶解する検体（液体試薬）全量を収める大きさ（容量）に設定されている。

分注部２８を構成している複数本の分岐流路２３は、第１のマイクロ流路用溝２１と第２のマイクロ流路用溝２２に並列に接続されていて、その途中に、亀甲型に流路を拡幅した複数の反応検出セル３７を有している。各反応検出セル３７は、その内部の重力方向の最上位置となる上面部に、検出用の固化試薬が担架されており、予備処理を終えた検体が流入すると、検体と固化試薬の反応により、検体を分析する。

各分岐流路２３の反応検出セル３７には、互いに成分の異なる固化試薬３９を担架させておくことで、検体に対する多種の分析を一度に実施することができる。

以上のマイクロ流路チップ１は、制御用ポートＰ２，Ｐ３に接続された検査装置配管のバルブの開閉、又はバルブに接続されたポンプによる加圧、又は吸引を適宜に制御することで、検体投入用のポートＰ１からマイクロ流路１４に投入された検体の位置を、マイクロ流路１４の任意位置に移動させることができ、各混合部２４，３１，３２等での予備処理用の混合処理を済ませた検体を、各反応検出セル３７に分注することで、検体に対する多種の分析を行う。

分注部２８は、流路基板３の表面側に形成された掘り込み１１に当接する検査装置の加熱手段によって加熱可能になっていて、分析用の固化試薬の反応促進に適した温度に、加熱される。

以上に説明したマイクロ流体チップ１によれば、固体化された乾燥試薬４１，４２は、その流路幅方向の断面寸法が、試薬担架部３４，３５に連通するマイクロ流路１４の流路断面よりも大きいため、検体（液体試薬）が流れるマイクロ流路１４から拡幅する試薬担架部３４，３５の周壁への引っかかりにより、付着性を持つ担体を使用してマイクロ流路の内壁面に固着させなくても、試薬担架部３４，３５に強固に保持させることができる。そのため、振動や液体試薬（検体）との接触で作用する負荷などによって不用意に試薬担架部３４，３５から固体のまま流路に流出することがない。また、付着性を持つ担体を使用せずに試薬担架部３４，３５に担架できるため、担体によって乾燥試薬４１，４２の一部が覆われることによって、乾燥試薬４１，４２と検体との接触が低減することもない。
従って、マイクロ流路１４の一部に担架させた試薬をマイクロ流路１４上の定位置で確実に、且つ速やかに液体試薬である検体に溶解させることができる。

更に、流路断面よりも大きな断面寸法に固形化された乾燥試薬４１，４２を、試薬担架部３４，３５に形成するだけで、試薬担架部３４，３５への試薬の担架が完了する。即ち、乾燥試薬４１，４２の担架のために、例えばエネルギー線照射によるパターン露光によって担体となる多孔質体を製造するなどのコストのかかる設備や工程が不要なため、チップの製造設備や製造工程を簡略化して、製造コストを低減させることもできる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、乾燥試薬４１，４２を得るための試薬の乾燥方法が凍結乾燥によるもので、凍結乾燥時の脱水により、試薬は多孔質性の塊状物となり、検体である液体試薬との接触面積が増えることにより、液体試薬との反応や溶解が促進され、乾燥試薬４１，４２による液体試薬の処理時間を短縮することができる。
更に、上記実施の形態で説明したように、乾燥試薬４１，４２の母材を、試薬担架部３４，３５と同様の断面形状の区画に充填して、凍結乾燥を実施すれば、製造された乾燥試薬４１，４２は試薬担架部３４，３５の寸法形状に整合する塊状物となり、試薬担架部３４，３５への収まりが良くなり、試薬担架部３４，３５への担架処理を容易にできる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、乾燥試薬４１，４２はデキストリンを腑形剤として凍結乾燥されている。このような構成にすると、デキストリンは凍結乾燥時に前記試薬の立体構造を維持し、活性を損なうことなく凍結乾燥を行うことができる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、前記試薬担架部３４，３５の幅を、そこに連通する流路幅の１．１倍以上に設定している。このような構成にすると、試薬担架部３４，３５に装着される乾燥試薬４１，４２の塊状物の幅寸法は液状試薬が流れる流路幅の１．１倍以上になり、乾燥試薬４１，４２の塊状物を試薬担架部３４，３５に止めるための引っかかり代をマイクロ流路１４の流路幅の０．１倍以上に確保できる。これにより、液状試薬との接触で乾燥試薬４１，４２の塊状物の略全量が液状試薬中に溶解するまで乾燥試薬４１，４２の塊状物を試薬担架部３４，３５内に止めておくに十分な引っかかり強度を確保でき、試薬担架部３４，３５において、乾燥試薬４１，４２の溶解処理を完遂できる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、固形化された乾燥試薬４１，４２と前記試薬担架部３４，３５内壁との隙間は試薬担架部３４，３５高さの４／５以内とするよう設計されている。
このような構成にすると，マイクロ流路チップ持ち運び時の振動等によって試薬担架部３４，３５内で乾燥試薬４１，４２が不用意に動くことが抑制され，試薬担架部３４，３５壁面との衝突により塊状の乾燥試薬４１，４２が細分化されて試薬担架部３４，３５外に流失することを防ぐことができる。なお，凍結乾燥により固形化された乾燥試薬４１，４２は多孔質体を形成して内部に空隙を持つため，試薬担架部３４，３５に隙間なく乾燥試薬４１，４２を充填した場合でも流動抵抗増加の影響は少なく，安定した送液を妨げることはない。

更に、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、溶解・混合用のセルである２つの混合部３１，３２を、試薬担架部３４，３５を挟むようにマイクロ流路１４上に配置していて、マイクロ流路１４内に導入された液体試薬をこれらの２つの混合部３１，３２間で往復させることにより試薬担架部３４，３５に乾燥状態で担架された乾燥試薬４１，４２を均一に溶解・混合する。これにより、試薬担架部３４，３５における乾燥試薬４１，４２と液体試薬との接触回数が増えることで、液体試薬への乾燥試薬４１，４２の反応や溶解を促進して、処理時間を短縮することができる。更に、試薬担架部３４，３５で液体試薬に溶出した乾燥試薬４１，４２が、試薬担架部３４，３５を挟む２つの混合部３１，３２間を液体試薬が往復する際の流動により、液状試薬中により均一に拡散されて、液状試薬中への乾燥試薬４１，４２の反応、溶解がより均一に実現でき、短時間で信頼性の高い処理を実現することができる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、試薬担架部３４，３５を挟んで配置される溶解・混合用セルとしての２つの混合部３１，３２は、その大きさが、乾燥状態で担架された乾燥試薬４１，４２を溶解する液体試薬全量を収める大きさに設定されている。
そのため、液体試薬全量が、確実に、２つの混合部３１，３２間を移動でき、移動による撹拌作用によって、液状試薬中への乾燥試薬４１，４２の反応、溶解がより均一に実現できると同時に、処理済みの液体試薬を一時的に一方の混合部に貯留して次の処理に備えるなど、マイクロ流路１４チップ上でのプロセス制御を容易にすることができる。

また、本実施の形態のマイクロ流体チップ１では、乾燥試薬４１，４２が酵素であり、検体としての血液に対して、標的核酸を増幅などの酵素による予備処理を効率よく完遂することができる。
また、本実施のマイクロ流路チップへの試薬担架手法は酵素以外にも、核酸増幅反応の起点となるプライマー、核酸増幅反応と検出に必要な試薬であるｄＮＴＰミックス等の基質および検出試薬であるサイバーグリーン等にも適用することができる。

また、本実施の形態では、乾燥試薬４１，４２を得るための凍結乾燥には、デキストリンを腑形剤として使用したが、デキストリン以外を腑形剤として利用することも考えられる。例えば、糖類として、多糖類であるデキストラン硫酸ナトリウムおよび二糖類である乳糖、ショ糖、麦芽糖。脂肪酸エステルとして、レシチン、ショ糖脂肪酸エステル、グリセリン脂肪酸エステル等が挙げられる。

更に、本実施の形態のマイクロ流体チップ１において、試薬担架部３４，３５におけるマイクロ流路１４に対する寸法設定や、そこでの試薬の凍結乾燥による担架方法などは、第１の混合部２４における混合セル２４ａや、分岐流路２３上の反応検出セル３７に応用しても良い。

本発明に係るマイクロ流路チップの一実施の形態の分解斜視図である。 図１に示したマイクロ流路チップを構成する流路基板の構成の説明図で、（ａ）は前記流路基板の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ｂ）のＢ矢視図である。 図２（ｃ）のＣ部の拡大図である。 試薬担架部の他の形態を示す拡大図である。 試薬担架部の更に他の形態を示す拡大図である。 図３のＤ−Ｄ断面図である。 図３に示した２つの試薬担架部を挟んで設けられた２つの溶解・混合用のセルの説明図である。

符号の説明

１ マイクロ流路チップ
３ 流路基板
５ 蓋材
１１，１２ 掘り込み
１４ マイクロ流路
１８ 隆起部
２１ 第１のマイクロ流路用溝
２２ 第２のマイクロ流路用溝
２３ 分岐流路
２４ 第１の混合部
２４ａ 混合セル
２６ 加熱部
３１ 第２の混合部
３２ 第３の混合部
３４，３５ 試薬担架部
３７ 反応検出セル
４１，４２ 乾燥試薬
Ｐ１〜Ｐ４ ポート

Claims (8)

1. 乾燥試薬を予め流路内に担架して液体試薬を導入することにより溶解させるマイクロ流路チップであって、
   前記液体試薬の流路断面より大きな断面を持つ試薬担架部を前記流路の一部に有し、
   前記試薬担架部に担架される前記乾燥試薬が前記流路よりも大きい固体であるマイクロ流路チップ。
2. 前記試薬の乾燥方法が凍結乾燥によるものである請求項１記載のマイクロ流路チップ。
3. 前記乾燥試薬がデキストリンを腑形剤として凍結乾燥されている請求項２に記載のマイクロ流路チップ。
4. 前記試薬担架部の幅が連通する流路幅の１．１倍以上である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
5. 固形化された乾燥試薬と前記試薬担架部内壁との隙間を試薬担架部高さの４／５以内とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
6. 前記流路内で前記試薬担架部を挟んで配置された２つの溶解・混合用のセルを備え、流路内に導入された前記液体試薬を溶解・混合用のセル間で往復させることにより試薬担架部に乾燥状態で担架された試薬を均一に溶解・混合する請求項１〜５のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
7. 前記溶解・混合用セルの大きさが乾燥状態で担架された前記試薬を溶解する液体試薬全量を収める大きさである請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。
8. 前記乾燥試薬が酵素，プライマーのいずれかである請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ流路チップ。

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