JP2009243965A - 流路デバイス、外装ケース付き流路デバイス、流路デバイスの使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バルブやプランジャー等の特殊な装置を必要としない簡単でかつ安価な試薬貯蔵型流路デバイスを提供すること。
【解決手段】基板３に形成された流路２のインレットＡ、アウトレットＢの間に位置する部位に、試薬を貯蔵したガラス管Ｃ’をフィルム状の被覆体で覆って封入してなるガラス管封入部Ｃを具備する流路デバイス１、外装ケース付き流路デバイス、流路デバイスの使用方法を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細な流路、試薬が貯蔵された試薬貯蔵部、などの構造が形成された流路デバイスに関する。詳しくは、化学、生化学などに広く利用される微小反応デバイス（マイクロリアクター）として有用な流路デバイス、外装ケース付き流路デバイス、流路デバイスの使用方法に関する。

最近はマイクロリアクターやマイクロトータルアナリシスシステム（μＴＡＳ）と呼ばれる微細加工技術を利用した化学反応や分離システムの微小化の研究が盛んになっており、マイクロチャネル（微細流路）を持つマイクロチップ上で行う核酸、タンパク質、糖鎖などの分析や合成、微量化学物質の迅速分析、医薬品・薬物のハイスループットスクリーニングへの応用が期待されている。

このようなシステムのマイクロ化の利点としては、（１）化学反応や抗原抗体反応で使用するサンプルや試薬の使用量、廃棄量を低減できる、（２）プロセスに必要な動力源の低減ができる、（３）体積に対する表面積の比率が向上することにより、熱移動・物質移動の高速化が実現でき、その結果、反応や分離の精密な制御、高速・高効率化、副反応の抑制が期待される、（４）同一基板上で多くのサンプルを同時に取り扱うことができる、（５）サンプリングから検出までを同一基板上で実施できる、等のことが挙げられ省スペースで持ち運び可能な安価なシステムの実現が考えられている。

一方、デメリットとしては（１）検出面積が小さくなるが故に検出感度が低下するケースが多い、（２）マイクロスケールの流体流れでは乱流を発生させることが難しく、試薬等を混合させる場合に拡散混合となり時間を要す、（３）気泡等が発生した場合に表面張力の影響が大きく除去することは難しく測定系に大きな影響を及ぼすことが多い、ことが挙げられる。

このようなメリット、デメリットがある中でマイクロフルイディクス技術は検討され、自動車産業分野では加速センサーや圧力センサー、位置センサー（ジャイロスコープ）等、電気通信業界分野では光導波路、光スイッチ、ミラー、レンズ等、ライフサイエンス産業分野では血液分析、ＤＮＡ分析、化学犯罪捜査用途等として我々の日常生活で見られる形となっている。その他、食品分野、環境試験分野、軍需分野にもその用途を展開している。

現在開発されているマイクロフルイディクス技術としては、センサー用途が多く、酵素もしくは抗原抗体反応、イオン感応電界効果（ＩＳＦＥＴ）、マイクロ電極、マイクロカンチレバー、音響波、共鳴を利用したマイクロセンサーが報告されている。用途してはマイクロ電気泳動チップ、マイクロＰＣＲ（Ｐｌｙｍｅｒａｓｅ Ｃｈａｉｎ Ｒｅａｃｔｉｏｎ）チップ、マイクロガスクロマトグラフィチップ、マイクロ液クロマトグラフィチップ、ＤＮＡ分離チップ等が多く報告されている。
また、サンプリングから分析までを同一チップ上で実施するＬａｂ−ｏｎ−ａ−Ｃｈｉｐの開発も報告されており、炭疽菌や大腸菌に特異な核酸や抗体を用いた多機能バイオチップやグルコースやラクトース等をモニタリングする携帯可能な測定器、抗原抗体反応を用いた臨床検査チップ等が挙げられる。

上記のような流路デバイスにおいて、予め必要な試薬または検体をデバイス内部に貯蔵し、必要時に目的のチャンバーに供給する試薬貯蔵タイプのデバイスがある。
例えば、特許文献１では、質量分析用マイクロデバイスおよびこれを用いた質量分析装置が記載されている。この方法では、質量分析用マイクロデバイス内の複数個の試薬貯蔵部に、分析試料をそれぞれ一時貯蔵し、測定時に必要最小限の試料のみを装置内のイオン化部に供給する技術が記載されている。しかしながら、この方法であると、各試薬貯蔵部にそれぞれ開閉バルブが必要であり、デバイスを製造することが困難である。また、測定ごとにバルブを開閉が必要であるため、操作が猥雑になるなどの不都合があった。

また、特許文献２では、分析用カートリッジ、分析用チップユニット、並びに分析用カートリッジを用いた分析装置の技術が記載されている。しかしながら、この方法であると、分析用チップ内に試薬を供給する際に複数の試薬貯蔵部それぞれをデバイス内にセットする必要があり、操作に時間を要す。また、試薬貯蔵部内試料の輸送にプランジャーが必要であることから、装置全体が複雑かつ高価となる、などの不都合があった。

また、ポリプロピレンなどのプラスチックに有機溶媒を封入すると、プラスチックの対有機溶剤性、ガスバリア性などの問題から、長時間の封入にはプラスチック材料は向かないなどの不都合があった。
特開２００５−１４７９５７号公報 特開２００５−２２１４３５号公報

本発明の目的は、バルブやプランジャー等の特殊な装置を必要としない簡単でかつ安価な試薬貯蔵型の流路デバイス、外装ケース付き流路デバイス、流路デバイスの使用方法を提供することである。

第１の発明は、送通される流路を有する基板形の流路デバイスであって、前記流路と、この流路によって互いに連通されたインレット及びアウトレットと、前記インレットと前記アウトレットとの間にて前記流路の途中に設けられ、試薬を貯蔵したガラス管が封入されたガラス管封入部とを具備し、前記ガラス管封入部において前記ガラス管はデバイス片面側に突出され、前記ガラス管封入部のデバイス片面側を塞ぐフィルム状の被覆体によって覆われており、前記ガラス管封入部はその外側から前記被覆体を変形させることで前記ガラス管を破砕可能に構成されていることを特徴とする流路デバイスを提供する。
第２の発明は、前記ガラス管封入部は、前記流路の途中を拡張するようにして形成されたガラス管収納凹所内に前記ガラス管が収納され、前記ガラス管はその一部が前記デバイス片面側に突出されており、前記被覆体の前記ガラス管を覆った部分が前記デバイス片面側に膨出していることを特徴とする第１の発明の流路デバイスを提供する。
第３の発明は、前記流路及び前記ガラス管収納凹所が形成された基板を有し、前記被覆体が、前記流路及び前記ガラス管収納凹所が形成されている前記基板の流路面に貼り合わされたフィルムであることを特徴とする第２の発明の流路デバイスを提供する。
第４の発明は、前記被覆体は、前記ガラス管を覆う部分の少なくとも一部が、５μｍ〜４００μｍの厚みで構成されていることを特徴とする第１〜３のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第５の発明は、前記インレット、前記ガラス管封入部が設けられた流路を２つ以上有し、これら流路のそれぞれの下流部が、ひとつのアウトレットに連結されていることを特徴とする第１〜４のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第６の発明は、前記アウトレットと前記ガラス管封入部との間に混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つを具備することを特徴とする第１〜５のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第７の発明は、前記アウトレット、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つにろ紙が埋め込まれていることを特徴とする第６の発明の流路デバイスを提供する。
第８の発明は、前記ろ紙に化学物質が含浸またはコーティングされていることを特徴とする第７の発明の流路デバイスを提供する。
第９の発明は、前記インレット、前記ガラス管封入部を有する流路を少なくとも２つ以上有し、前記流路のそれぞれの下流部が、ひとつの混合部に連結されており、前記混合部の下流側に前記アウトレットが設けられていることを特徴とする第１〜８のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第１０の発明は、前記ガラス管に貯蔵する試薬の容積が１００μＬ以下である第１〜９のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第１１の発明は、有機溶剤を含む前記試薬を貯蔵したガラス管が封入されたガラス管封入部を具備することを特徴とする第１０の発明の流路デバイスを提供する。
第１２の発明は、前記有機溶剤が、メタノール、２−メトキシエタノール、４−ベンジルピリジン、テトラヒドロフラン、リグロインから選ばれる１以上であることを特徴とする第１１の発明の流路デバイスを提供する。
第１３の発明は、前記ガラス管として遮光性のものを用いていることを特徴とする第１〜１２のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第１４の発明は、前記流路内の一部に固定化された生理活性物質を具備し、生理活性物質が核酸、ペプチド核酸、アプタマー、オリゴペプチド、抗体、抗原、糖鎖、およびそれらの類似物の中から選ばれる少なくとも１つであるか、又はこれらの中から少なくとも１つを含む複合体である第１〜１３のいずれかの発明の流路デバイスを提供する。
第１５の発明は、第１〜１４のいずれかの発明の流路デバイスの母材がプラスチック材料から構成されていることを特徴とする流路デバイスを提供する。
第１６の発明は、プラスチック材料がポリスチレン、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネートから選ばれる少なくとも１種である第１５の発明の流路デバイスを提供する。
第１７の発明は、プラスチック材料がポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンから選ばれる少なくとも１種である第１５の発明の流路デバイスを提供する。
第１８の発明は、第１〜１７のいずれかの発明の流路デバイスを筒状のケース内に収納してなり、前記ケース内には、流路デバイスの前記ガラス管封入部の前記ガラス管を破砕するための突起部が突設され、前記ケースの中心軸線方向における該ケースと前記流路デバイスとの相対的なスライド移動により、前記突起部を前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕できるように構成されていることを特徴とする外装ケース付き流路デバイスを提供する。
第１９の発明は、前記ケースの両端がフィルム状のシール材により密閉されており、前記シール材を破壊あるいは除去することにより、前記流路デバイスの前記ケースの外側への移動が可能となることを特徴とする外装ケース付き流路デバイスを提供する。
第２０の発明は、前記ケースが、プラスチック、着色プラスチック、プラスチックの金属めっき物、プラスチックの金属蒸着物、金属の少なくとも一つから構成されることを特徴とする第１８又は１９の発明の外装ケース付き流路デバイスを提供する。
第２１の発明は、第１〜１７のいずれかの発明の流路デバイスの使用方法であって、流路デバイスを、前記ガラス管封入部の前記ガラス管を破砕するための突起部を具備する筒状のケース内に収納し、前記流路デバイス及び前記ケースの一方又は両方をスライド移動させて前記ケース内の前記突起部に前記ガラス管封入部の前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕し、前記インレットから前記流路内に導入した液体又は気体を媒体として前記ガラス管の内容物である前記試薬を前記アウトレット方向へ輸送することを特徴とする流路デバイスの使用方法を提供する。
第２２の発明は、前記流路デバイスを収納した前記ケースの両端がフィルム状のシール材により密閉されおり、前記シール材を破壊あるいは除去して、前記流路デバイス及び前記ケースの一方又は両方をスライド移動させ、前記ケース内の前記突起部に前記ガラス管封入部の前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕するとともに、流路デバイス内の混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つをケース外に露出させることを特徴とする第２１の発明の流路デバイスの使用方法を提供する。
第２３の発明は、第１〜１７のいずれかの発明の流路デバイスの使用方法であって、ガラス管を破砕した後に、インレットから気体または液体を媒体としてアウトレット側にガラス管の内容物を輸送することによって、大気中の化学物質の検知に用いることを特徴とする流路デバイスの使用方法を提供する。
第２４の発明は、第１〜１７のいずれかの発明の流路デバイスの使用方法であって、ガラス管を破砕した後に、インレットから気体または液体を媒体としてアウトレット側にガラス管の内容物を輸送することによって、生体反応のシグナルの検知に用いることを特徴とする流路デバイスの使用方法を提供する。

バルブなど特殊な装備を必要とせず、試薬貯蔵部の複数回の取り付けが不要であり、かつ、有機溶剤、生理活性物質を含んだ溶液、など様々な溶剤を貯蔵する、簡便でかつ安価なマイクロデバイスを提供することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図を用いて説明する。
図１は本発明の流路デバイスの一例（第一の実施形態）を示す図であって、（ａ）は全体斜視図、（ｂ）は流路デバイスの基板３を示す斜視図である。
図１（ａ）、（ｂ）に示す流路デバイス１は、液体又は気体が送通される微細な流路２（微細流路）を有する基板形の流路デバイスであって、溝状の前記流路２が片面に形成された基板３を有し、この基板３の前記流路２が形成されている面（流路面３１）にフィルム状の被覆体４（図２参照。プレートシールフィルム）が貼り合わされている。

この流路デバイス１には、インレットＡ、アウトレットＢが形成されている。インレットＡとアウトレットＢとは流路２を介して互いに連通されている。
また、インレットＡ及びアウトレットＢは、デバイスの片側面に開口している。

また、この流路デバイス１は、インレットＡとアウトレットＢとを互いに連通させる流路２の途中に、試薬を貯蔵したガラス管Ｃ’が封入されたガラス管封入部Ｃを具備している。
図２、図３に示すように、前記ガラス管封入部Ｃでは、前記流路２の途中を拡張するようにして基板３に形成されたガラス管収納凹所５内に前記ガラス管Ｃ’を収納している。また、このガラス管封入部Ｃは、ガラス管収納凹所５と前記ガラス管Ｃ’とを前記被覆体４で覆った構造になっている。この被覆体４は本発明に係る被覆体として機能する。

図２に示すように、前記ガラス管Ｃ’はその一部がデバイス片面側に突出されている。すなわち、ガラス管Ｃ’は、その外径が、溝状の流路２の深さｄ寸法よりも大きいため、ガラス管Ｃ’の一部が基板３の流路面３１から突出される。ガラス管Ｃ’の前記流路面３１から突出する突出寸法ｔは、被覆体４の厚み寸法よりも大きい。したがって、ガラス管Ｃ’は、基板形の流路デバイス１の両面の内、基板３に被着された被覆体４によって形成される面６（以下、表面とも言う）から突出されている。
したがって、この流路デバイス１では、被覆体４の前記ガラス管Ｃ’を覆った部分が前記デバイス片面（表面６）から膨出している。ガラス管Ｃ’が封入されているガラス管封入部Ｃが、デバイス片面（表面６）に膨出するように設けられている構成となっている。

ガラス管Ｃ’は長手方向両端が塞がっている密閉構造となっている。このガラス管Ｃ’はアンプル状に形成されており、以下、ガラス管Ｃ’をガラスアンプルとも言う。
この流路デバイス１は、前記ガラス管封入部Ｃの外側から被覆体４を介してガラスアンプルＣ’に押圧力（衝撃力も含む）を作用させてガラスアンプルＣ’を割り（破砕する）、インレットＡからアウトレットＢへ圧力を加えることで、アウトレット方向にガラスアンプルＣ’に封入されていた試薬を輸送することができる。

図４は、本発明の流路デバイスにおける基板の第二の実施形態の概要を示す斜視図である。
図４に示す流路デバイスは、前記インレットＡ、前記ガラス管封入部が設けられた流路（導入流路２１）を２つ（２本）有し、これら導入流路２１のそれぞれの下流部が、ひとつのアウトレットＢに連結されている構成となっている。
この流路デバイスは、基板３に２つのガラス管収納凹所５が形成されており、それぞれのガラス管収納凹所５に試薬を貯蔵したガラス管Ｃ’が収納されている。また、各導入流路２１のインレットＡとアウトレットＢとが、溝状の微細流路２（流路。ガラス管収納凹所５を含む）によって連通されている。
インレットＡ及びアウトレットＢは、デバイスの片側面に開口している。
図４における流路デバイスは、ガラス管Ｃ’１およびＣ’２を割り（破砕する）、インレットからアウトレットへ圧力を加えることで、ガラス管Ｃ’１、Ｃ’２に封入されている試薬を一つのアウトレットに輸送することができる。

なお、導入流路２１の本数は、２本に限定されず、３本以上であっても良い。
３本以上の導入流路を持つ場合も、導入流路２１のそれぞれの下流部が、ひとつのアウトレットＢに連結されている構成を採用できる。

本発明に係る流路デバイスでは、ガラス管とアウトレットとの間に、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部から選択される１以上を具備することができる。
例えば、図５に示す流路デバイスは、アウトレットＢとガラス管封入部Ｃとの間に、上流側（インレット側）から順に反応部Ｄ、廃液貯蔵部Ｅを具備している。
混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の形状としては、どのような形状であっても良く、ピラーなどの複雑な微細構造を施すこともできる。

混合部、反応部および検出部の一部には生理活性物質を固定化することができる。生理活性物質としては、核酸、タンパク質、糖鎖、糖タンパク等が挙げられるが検出対象物の特性により適宜、最適な生理活性物質を選択することができる。また、同一流路上に複数の生理活性物質を固定化してもよく、同じ流路デバイスに違う流路を作製し別々に生理活性物質を固定しても良い。生理活性物質を流路デバイスの流路表面に固定化するためにプラスチック表面に表面改質、例えば官能基の導入、機能材料の固定化、親水性の付与、および疎水性の付与等を実施したりすることも可能である。廃液貯蔵部を設けることによって、流路デバイス外に廃液を出さないことが可能になり、環境、安全面に適した完全密封型の流路デバイスを提供することができる。

また、前記アウトレット、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つにろ紙が埋め込むこともできる。
ろ紙の種類には特に限定はなく、一般的なセルロースなど繊維系のものを用いることができるが、ガラスフィルター、グラスファイバーろ紙、シリカゲル製のろ紙、活性炭含浸ろ紙なども必要に応じて用いることができる。また、予めろ紙に特定の物質を含浸させたものやコーティングさせたものも目的・用途に応じて用いることができる。

本発明におけるガラス管に貯蔵する試薬の容積は、用途に応じて適宜選ぶことができるが、１００μＬ以下であることが好ましい。１００μＬを超えると、ガラス管のサイズが大きくなり、送液時に均一な送液ができなくなる可能性があるため好ましくない。また、デバイス全体の容積が大きくなるため好ましくない。

ガラス管に封入する試薬の内容物としては、特に限定はなく、液体、固体、気体、固形物の入った液体など適宜選ばれる。
ガラスは耐有機溶剤性、ガスバリア性に優れるため、本流路デバイスでは、ガラス管の少なくとも一つに有機溶剤を含むことができる。有機溶剤の種類としては、メタノール、２−メトキシエタノール、４−ベンジルピリジン、テトラヒドロフラン、リグロインなどが挙げられる。また、光によって分解する試薬を封入するときは、遮光タイプのガラス管を用いることができる。

前記被覆体４の厚みは５μｍ〜４００μｍである。
本発明に係る流路デバイスのガラス管を覆う被覆体としては、前記ガラス管Ｃ’を覆う部分の全体あるいは一部が、５μｍ〜４００μｍの厚みで構成されていれば良く、他の部分の厚みは５μｍ〜４００μｍの範囲になくても良い。被覆体４の前記ガラス管Ｃ’を覆う部分の内、５μｍ〜４００μｍの厚みで構成する部分は、ガラス管Ｃ’を割るためにガラス管封入部Ｃの外側から作用させる力が与えられる位置である。
例えば、後述のように、図８（ａ）、（ｂ）に例示したガラスアンプルの破砕用のケース１１（外装ケース）を使用する場合は、被覆体４の前記ガラス管Ｃ’を覆う部分の内、このケース１１内に設けられている突起部１２に当接される部位に限定がある。被覆体４の前記ガラス管Ｃ’を覆う部分の内、突起部１２に当接される部位に５μｍ〜４００μｍの範囲の厚みを確保する。

被覆体４の厚みが４００μｍを超えると、流路デバイス内に封入されたガラス管を破砕する際に、ガラス管が破砕されない場合があり、好ましくない。また、厚みが５μｍ未満では破れやすく、ガラス管Ｃ’を破砕する作業に慎重を期す必要がでてくる。
最も好ましくは、ガラス管が封入される（接触する）部分が予めガラス管の形状をしたフィルムを用いることである。

本発明に流路デバイスの母材は、プラスチック材料から構成されていることが好ましい。プラスチックの材質としては、種々のプラスチック材料を選択することが可能であり、例えば、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ビニル−アセテート共重合体、スチレン−メチルメタアクリレート共重合体、アクリルニトリル−スチレン共重合体、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ナイロン、ポリメチルペンテン、シリコン樹脂、アミノ樹脂、ポリスルフォン、ポリエーテルスルフォン、ポリエーテルイミド、フッ素樹脂、ポリイミド等が挙げられるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネート、ナイロンが好ましい。また、これらの材料を混ぜた混合材も使用することができる。また、これらのプラスチック材料に、顔料、染料、酸化防止剤、難燃剤等の添加物を適宜混合してもよい。
流路デバイスを構成する基板、被覆体は、それぞれ、流路デバイスを構成する母材の一部として機能するものであり、その形成材料として上述した母材の材料が採用される。
基板と被覆体が同一の材料でもよく、異なる材料であってもよい。

さらに、用途、処理、使用する溶媒、生理活性物質、検出方法の特性に合わせて、成形性、耐熱性、耐薬品性、吸着性等を考慮し適宜に選択される。例えば、検出法が光学検出である場合は、自己蛍光の少なく、ＦＤＡから生体適応材料（血液に接触しても問題が無い）材料として認知されている環状ポリオレフィン（ＣＯＣ）が最も好ましい。また、有機溶剤を用いる場合は、耐溶剤性のあるポリプロピレン、ポリエチレン、ポリメチルペンテンが好ましい。

検出部における検出方法としては、蛍光、吸光、呈色反応法、電気化学法、化学発光、赤外分光法、光熱変換分光法、エバネッセント法、水晶発振法、などが挙げられ、使用用途に応じて、適宜に使用することができる。

本発明における注入口から圧力を加える媒体としては、気体または液体を媒体として加える媒体が挙げられる。気体や液体としては、特に限定はないが、気体としては空気圧、液体としては緩衝液であることが好ましい。圧力を加える手段としては、特に限定はないが、シリンジポンプ、ダイヤフラム型マイクロポンプなどを用いることができる。

本発明の流路デバイスにおいて、インレット、アウトレット、ガラス管封入部、微細流路等が母材に加工されているが、加工方法としては任意であり、切削加工、射出成形、溶剤キャスト法、フォトリソグラフィー、レーザーアブレーション、ホットエンボス法などの方法を利用できる。

本発明の流路デバイスにおいて、各種加工した母材を貼り合わせて形成することができる。母材としては、基板、フィルムなどを適宜使用することができる。貼り合わせ方法としては、熱圧着、レーザー接着、超音波接着、接着剤や感圧接着剤、ＵＶ硬化剤など中間層を用いた接合、など適宜に選ばれる。プラズマ処理、エキシマ処理等の表面処理を施した後に上記の貼り合わせを行なう方法も挙げられる。
例えば、基板に流路加工を施し、ガラス収納凹所にガラス管を置いた後にフィルム（被覆体として機能させるフィルム）を熱融着した流路デバイスを用いると、デバイスの使用時に、ガラス管封入部に封入されているガラスを破砕させやすく、破砕を確実かつ簡単に行えるため、好適に用いることができる。

本発明における流路デバイスの使用方法として、流路デバイスを、ガラス管破砕用の突起状の構造体（以下、突起部）を有するケース内に内蔵し、流路デバイスまたはケースをスライドさせてケース内の突起部と流路デバイス内のガラス管を接触させることによってガラス管を破砕することができる。ケースを用いることで、手指で流路デバイスに直接触れることなくガラス管を破砕することができるので、確実かつ安全にガラス管を破砕し、前記ガラス管に貯蔵された試薬を、アウトレット方向へ輸送することができる。

ケースの種類としては何であっても良いが、プラスチック、着色プラスチック、プラスチックの金属めっき物、プラスチックの金属蒸着物、金属の少なくとも一つから構成されておいることが好ましく、用途によって適宜選ぶことができる。光に弱い物質を取り扱う場合は着色プラスチックを使用することが好ましく、ガスバリア性が要求される場合には着色プラスチック、プラスチックの金属めっき物、プラスチックの金属蒸着物、金属を使用することが好ましい。

また、ケースの一部にアルミシール等のフィルム状のシール材によるシールを施し、使用前に密閉状態を保つことができる。使用時にシール材の一部を破壊し、流路デバイス内の混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つをケース外に移動させ、露出させることができる。例えば、大気中の物質（例えば化学物質）を調べたい場合は、反応部Ｆをケース外に出すことで、大気に晒すことができる。
また、シール材は、ケースから引き剥がして除去しても良い。

図８（ａ）、（ｂ）に、ケース１１、流路デバイス１をケース１１に収納した外装ケース付き流路デバイス１３の一例を示す。
なお、流路デバイス１としては、具体的には、後述の実施例２にて説明するもの（流路デバイス１ｂ）を用いている。

前記ケース１１は四角筒状に形成されている。
流路デバイス１は、ケース１１の内側空間１１ｓ内に収納されている。
ケース１１は、互いに平行に設けられた底板部１１ａ及び天板部１１ｂを、一対の側板部１１ｃで連結した四角筒状になっている。流路デバイス１は、前記表面６を天板部１１ｂ側、表面６とは反対側の主面である裏面７を底板部１１ａ側としてケース１１内に収納されている。

ケース１１の突起部１２は、天板部１１ｂから前記内側空間１１ｓ内に突出するように突設されている。
図示例のケース１１では、天板部１１ｂは、ケース１１の内側空間１１ａの中心軸線に沿って細長に延在する長方形板状に形成されており、前記突起部１２は、天板部１１ｂの長手方向中央部に、該長手方向に直交する幅方向に延在する突条状に形成されている。
ケース１１内に収納された流路デバイス１は、ガラス管封入部Ｃが突起部１２からずれた位置となるように、収納位置を設定する。
また、ケース１１としては、突起部１２の形成位置を天板部１１ｂの長手方向の端部にずらした構成であっても良い。突起部１２の形成位置は、流路デバイス１の構成に対応して、流路デバイス１のガラス管封入部Ｃと突起部１２と非接触の状態で流路デバイス１がケース１１内に収納された初期状態を確保できる位置とする。

また、このケース１１の両端、すなわち、このケース１１の内側空間１１ａの中心軸線方向の両端は、アルミシールＧによって密閉されている。

外装ケース付き流路デバイス１３は、流路デバイス１の使用時に、ケース１１に対して流路デバイス１をスライド移動（ケース１１の内側空間１１ａの中心軸線に沿った方向の移動）させる。
ケース１１に対する流路デバイス１のスライド移動は、例えば、図９に示すように、ケース１１の両端を塞ぐアルミシールＧの内、突起部１２を介して流路デバイス１のガラス管封入部Ｃが存在する側のアルミシールＧ１を破壊あるいは除去してケース１１の片端を開放し、この開放された端部から流路デバイス１をケース１１の反対側の端部に向けて押し動かす。流路デバイス１が、ケース１１の反対側の端部を塞ぐアルミシールＧ２を突き破ることで、流路デバイスの混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つをケース外に移動させ露出させることができる。
なお、この外装ケース付き流路デバイス１３としては、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部が、ガラス管封入部Ｃから離隔した所に位置する構成の流路デバイスを採用し、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部が、突起部１２を介して、ガラス管封入部Ｃとは反対の側に配置された構成とする。

符号Ｇ２のアルミシールは、流路デバイス１のスライド移動前に破壊あるいは除去しても良い。但し、流路デバイス１がアルミシールＧ２を突き破る場合は、アルミシールＧ２が突き破られる直前まで、流路デバイス１がアルミシールＧ２によって保護された状態を維持できる点で好ましい。

この外装ケース付き流路デバイス１３では、流路デバイス１のスライド移動によって、突起部１２がガラス管封入部Ｃに接触して、ガラス管封入部Ｃ内のガラス管Ｃ’が破砕される。
ケース１１の突起部１２の天板部１１ｂからの突出先端と底板部１１ａとの間の距離は、流路デバイス１の表面６と裏面７との間の距離と略同等であり、流路デバイス１の表面６と裏面７との間の距離に、ガラス管封入部Ｃの前記デバイスの表面６からの突出寸法ａ（図２参照）を加えた値よりも小さい。
したがって、図９に示すように、ケース１１内の流路デバイス１を、図中符号Ｇ２のアルミシール側にスライド移動させると、突起部１２がガラス管封入部Ｃに接触して、ガラス管封入部Ｃ内のガラス管Ｃ’が破砕される。

なお、ケース１１に対する流路デバイス１のスライド移動は、流路デバイス１のケース１１に対する相対的な移動を指す。
この点、ケース１１に対する流路デバイス１のスライド移動は、ケース１１の片端からの流路デバイス１の押し込みの他、ケース１１内に挿入した当接部材との当接等によって移動を規制した流路デバイス１に対するケース１１のスライド移動であっても良い。

また、検出機構がケース外にセットされている場合には、検出部をケース外に出すことが求められる。また、本流路デバイスを内蔵したケースを自動機に搭載することで、ガラス管の破砕、送液、検出までのすべての工程を自動で行なうことができる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
実施例として、本発明の流路デバイスを用いてのオリゴＤＮＡのハイブリダイゼーション反応を挙げる。
図６に示すように、３０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍの寸法の飽和環状ポリオレフィン樹脂製の板状材料を切削加工して、１ｍｍφの３つのインレットＡ１〜Ａ３、１ｍｍφの１つのアウトレットＢ、幅１００μｍ、深さ１００μｍのマイクロチャネル（微細流路）、幅３ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、長さ３ｍｍの３つのガラス管収納凹所５１１〜５１３、幅３００μｍ、長さ３００μｍ、深さ３００μｍの反応部Ｄ、を持つ本体（基板）を得た。各インレットＡ１〜Ａ３、各アウトレットＢは基板に貫通して形成した。
この切削基板の反応部に、活性エステル処理を施し、アミノ化したオリゴＤＮＡ（atagaagttt gtccatttgt aaactcccgg attgcgctcc ctcccgcctt）を固定化した。

次に５’末端にＣｙ３を導入した鎖長５０ｂｐのオリゴＤＮＡ（aaggcgggag ggagcgcaat ccgggagttt acaaatggac aaacttctat）を５×ＳＳＣ，０．３％ＳＤＳの緩衝液に溶かしたハイブリダイゼーション溶液５０μＬを封入したガラス管Ｃ’１１をガラス管収納凹所５１１、２×ＳＳＣ（クエン酸ナトリウム）、０．１％ＳＤＳ（ドデシル硫酸ナトリウム）５０μＬを封入したガラス管Ｃ’１２をガラス管収納凹所５１２、０．２×ＳＳＣ（クエン酸ナトリウム）５０μＬを封入したガラス管Ｃ’１３をガラス管収納凹所５１３に入れ、プレートシールフィルム（被覆体４）を接着し、流路デバイス１ａを作製した。
なお、図６は、流路デバイス１ａの構成を、被覆体を透視して示したものであり、図中、ガラス管収納凹所５１１〜５１３、ガラス管Ｃ’１１〜Ｃ’１３に対応させてガラス管封入部を示す符号Ｃ１１〜Ｃ１３も付している。

上記で作製した流路デバイスのガラス管封入部Ｃ１１に封入されているガラス管Ｃ’１１を破砕し、インレットＡ１からシリンジにより空気を注入すると、ガラス管Ｃ’１１に封入されていたハイブリダイゼーション溶液が反応部Ｄに輸送され、その後、アウトレットＢから流出することが確認され、マイクロ流路デバイスとしての役割を果たした。
次いで、ガラス管封入部Ｃ１２に封入されているガラス管Ｃ’１２を破砕し、インレットＡ２からシリンジにより空気を注入すると、ガラス管Ｃ’１２に封入されていた２×ＳＳＣ、０．１％ＳＤＳ溶液が反応部Ｄに輸送され、その後、アウトレットＢから流出した。そして、次いで、ガラス管封入部Ｃ１３に封入されているガラス管を破砕し、インレットＡ３からシリンジにより空気を注入すると、ガラス管Ｃ’１３に封入されていた０．２×ＳＳＣ溶液が反応部Ｄに輸送され、その後、アウトレットＢから流出した。

送液の完了した上記本体の反応部を蛍光顕微鏡で観察したところ、Ｃｙ３波長（５５２ｎｍ、５７０ｎｍ）で蛍光を発していることが確認できた。すなわち、ハイブリダイゼーション反応が進んでいることが確認された。

（実施例２）
実施例として、本発明の流路デバイスを用いてろ紙上の抗原抗体反応を挙げる。
図７に示すように、３０ｍｍ×７０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの寸法で、１ｍｍφの３つのインレットＡ１〜Ａ３、１ｍｍφの１つのアウトレットＢ、幅５００μｍ、深さ３００μｍのマイクロチャネル（微細流路２）、幅３ｍｍ、深さ０．５ｍｍ、長さ３ｍｍの３つのガラス収納凹所５２１〜５２３、直径３ｍｍの検出部Ｆ、長さ５００μｍ、深さ３００μｍの混合部Ｈ、を持つ本体（基板）をポリプロピレン樹脂で成形加工した。各インレットＡ１〜Ａ３、アウトレットＢは基板に貫通して形成した。

直径３ｍｍのニトロセルロースに10mg/mlのMonoclonal mouse anti-human serum albuminの1%BSA, PBS溶液をしみ込ませた後、乾燥させ、上記流路基板の検出部Ｆに組み込ませた。この検出部Ｆは反応部を兼ねる。以下、反応部とも言う。
また、１mg/mlのAlbumin （ヒト由来）の1%BSA, PBS３０μＬ（抗原溶液）が封入されたガラス管Ｃ’２１をガラス管収納凹所５２１、金コロイド標識Monoclonal mouse anti-human serum albuminの1%BSA, PBS３０μＬ（金コロイド標識二次抗体溶液）を封入したガラス管Ｃ’２２をガラス管収納凹所５２２、０．１％Tween in PBS １００μＬ（洗浄液）を封入したガラス管Ｃ’２３をガラス管収納凹所５２３に組み込んだ。
そして、この流路基板の流路面にポリエチレン／ナイロンにより構成されるフィルム（被覆体４）を熱融着にて貼り合わせ、流路デバイス１ｂを作製した。
なお、図７は、流路デバイス１ｂの構成を、被覆体を透視して示したものであり、図中、ガラス管収納凹所５２１〜５２３、ガラス管Ｃ’２１〜Ｃ’２３に対応させてガラス管封入部を示す符号Ｃ２１〜Ｃ２３も付している。

上記で作製した流路デバイスのガラス管封入部Ｃ２１に封入されているガラス管Ｃ’２１、およびをガラス管封入部Ｃ２２に封入されているガラス管Ｃ’２２を破砕し、インレットＡ１およびインレットＡ２からシリンジにより同時に空気を注入すると、ガラス管Ｃ’２１に封入されていた抗原溶液、およびガラス管Ｃ’２２に封入されていた金コロイド標識二次抗体溶液が混合部Ｈにて混合された後に、反応部Ｆに組み込まれたニトロセルロースに輸送され、その後、アウトレットＢから流出することが確認され、マイクロ流路デバイスとしての役割を果たした。
次いで、ガラス管封入部Ｃ２３に封入されているガラス管Ｃ’２３を破砕し、インレットＡ３からシリンジにより空気を注入すると、ガラス管Ｃ’２３に封入されていた洗浄液が反応部Ｆに組み込まれたニトロセルロースに輸送され、その後、アウトレットＢから流出することが確認された。

上記本体の反応部Ｆに組み込まれたニトロセルロースは送液前が無色であったのに対し、送液完了後は赤色に呈色していた。これにより上記流路デバイスを用いて、抗原抗体反応が起こっていることが確認された。

本発明の流路デバイスの一例の概要を示す図であって、（ａ）は流路デバイスの外観を示す斜視図、（ｂ）流路デバイスの基板を示す斜視図である。 図１の流路デバイスのガラス管封入部の構造を示す断面図である。 図１の流路デバイスのガラス管収納凹所付近の構造を示す拡大斜視図である。 本発明の流路デバイスの一例を説明する図であって、基板を示す概要斜視図である。 本発明の流路デバイスの一例を説明する図であって、基板を示すの概要斜視図である。 本発明の実施例１の流路デバイスを示す概要斜視図である。 本発明の実施例２の流路デバイスを示す概要斜視図である。 流路デバイスをケース内に収納してなる外装ケース付き流路デバイスの構成を示す図であって、（ａ）は正断面図（但し流路デバイスの構成を模式的に示す）、（ｂ）は平断面図（但し流路デバイスの構成を模式的に示す）である。 図８の外装ケース付き流路デバイス、流路デバイスの使用方法を説明する平断面図（但し流路デバイスの構成を模式的に示す）である。

符号の説明

１、１ａ、１ｂ…流路デバイス、２…流路、２１…導入流路、３…基板、３１…流路面、４…被覆体、５、５１１、５１２、５１３、５２１、５２２、５２３…ガラス管収納凹所、６…表面、７…裏面、１１…ケース、１１ａ…底板部、１１ｂ…天板部、１１ｃ…側板部、１１ｓ…内側空間、１２…突起部、１３…外装ケース付き流路デバイス、Ａ、Ａ１、Ａ２、Ａ３…インレット、Ｂ…アウトレット、Ｃ、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｃ２２、Ｃ２３…ガラス管封入部、Ｃ’、Ｃ’１、Ｃ’２、Ｃ’１１、Ｃ’１２、Ｃ’１３、Ｃ’２１、Ｃ’２２、Ｃ’２３…ガラス管（ガラスアンプル）、Ｄ…反応部、Ｅ…廃液貯蔵部、Ｆ…検出部、反応部、Ｇ、Ｇ１、Ｇ２…シール材（アルミシール）、Ｈ…混合部。

Claims (24)

1. 液体又は気体が送通される流路を有する基板形の流路デバイスであって、
   前記流路と、この流路によって互いに連通されたインレット及びアウトレットと、前記インレットと前記アウトレットとの間にて前記流路の途中に設けられ、試薬を貯蔵したガラス管が封入されたガラス管封入部とを具備し、
   前記ガラス管封入部において前記ガラス管はデバイス片面側に突出され、前記ガラス管封入部のデバイス片面側を塞ぐフィルム状の被覆体によって覆われており、
   前記ガラス管封入部はその外側から前記被覆体を変形させることで前記ガラス管を破砕可能に構成されていることを特徴とする流路デバイス。
2. 前記ガラス管封入部は、前記流路の途中を拡張するようにして形成されたガラス管収納凹所内に前記ガラス管が収納され、前記ガラス管はその一部が前記デバイス片面側に突出されており、前記被覆体の前記ガラス管を覆った部分が前記デバイス片面側に膨出していることを特徴とする請求項１記載の流路デバイス。
3. 前記流路及び前記ガラス管収納凹所が形成された基板を有し、
   前記被覆体が、前記流路及び前記ガラス管収納凹所が形成されている前記基板の流路面に貼り合わされたフィルムであることを特徴とする請求項２記載の流路デバイス。
4. 前記被覆体は、前記ガラス管を覆う部分の少なくとも一部が、５μｍ〜４００μｍの厚みで構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の流路デバイス。
5. 前記インレット、前記ガラス管封入部が設けられた流路を２つ以上有し、これら流路のそれぞれの下流部が、ひとつのアウトレットに連結されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の流路デバイス。
6. 前記アウトレットと前記ガラス管封入部との間に混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つを具備することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の流路デバイス。
7. 前記アウトレット、混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つにろ紙が埋め込まれていることを特徴とする請求項６記載の流路デバイス。
8. 前記ろ紙に化学物質が含浸またはコーティングされていることを特徴とする請求項７記載の流路デバイス。
9. 前記インレット、前記ガラス管封入部を有する流路を少なくとも２つ以上有し、前記流路のそれぞれの下流部が、ひとつの混合部に連結されており、前記混合部の下流側に前記アウトレットが設けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の流路デバイス。
10. 前記ガラス管に貯蔵する試薬の容積が１００μＬ以下である請求項１〜９のいずれかに記載の流路デバイス。
11. 有機溶剤を含む前記試薬を貯蔵したガラス管が封入されたガラス管封入部を具備することを特徴とする請求項１０記載の流路デバイス。
12. 前記有機溶剤が、メタノール、２−メトキシエタノール、４−ベンジルピリジン、テトラヒドロフラン、リグロインから選ばれる１以上であることを特徴とする請求項１１記載の流路デバイス。
13. 前記ガラス管として遮光性のものを用いていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか記載の流路デバイス。
14. 前記流路内の一部に固定化された生理活性物質を具備し、
    生理活性物質が核酸、ペプチド核酸、アプタマー、オリゴペプチド、抗体、抗原、糖鎖、およびそれらの類似物の中から選ばれる少なくとも１つであるか、又はこれらの中から少なくとも１つを含む複合体である請求項１〜１３のいずれかに記載の流路デバイス。
15. 請求項１〜１４のいずれかに記載の流路デバイスの母材がプラスチック材料から構成されていることを特徴とする流路デバイス。
16. プラスチック材料がポリスチレン、ポリメチルペンテン、環状ポリオレフィン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカーボネートから選ばれる少なくとも１種である請求項１５記載の流路デバイス。
17. プラスチック材料がポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロンから選ばれる少なくとも１種である請求項１５記載の流路デバイス。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の流路デバイスを筒状のケース内に収納してなり、
    前記ケース内には、流路デバイスの前記ガラス管封入部の前記ガラス管を破砕するための突起部が突設され、
    前記ケースの中心軸線方向における該ケースと前記流路デバイスとの相対的なスライド移動により、前記突起部を前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕できるように構成されていることを特徴とする外装ケース付き流路デバイス。
19. 前記ケースの両端がフィルム状のシール材により密閉されており、前記シール材を破壊あるいは除去することにより、前記流路デバイスの前記ケースの外側への移動が可能となることを特徴とする外装ケース付き流路デバイス。
20. 前記ケースが、プラスチック、着色プラスチック、プラスチックの金属めっき物、プラスチックの金属蒸着物、金属の少なくとも一つから構成されることを特徴とする請求項１８又は１９記載の外装ケース付き流路デバイス。
21. 請求項１〜１７のいずれかに記載の流路デバイスの使用方法であって、
    流路デバイスを、前記ガラス管封入部の前記ガラス管を破砕するための突起部を具備する筒状のケース内に収納し、前記流路デバイス及び前記ケースの一方又は両方をスライド移動させて前記ケース内の前記突起部に前記ガラス管封入部の前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕し、前記インレットから前記流路内に導入した液体又は気体を媒体として前記ガラス管の内容物である前記試薬を前記アウトレット方向へ輸送することを特徴とする流路デバイスの使用方法。
22. 前記流路デバイスを収納した前記ケースの両端がフィルム状のシール材により密閉されており、前記シール材を破壊あるいは除去して、前記流路デバイス及び前記ケースの一方又は両方をスライド移動させ、前記ケース内の前記突起部に前記ガラス管封入部の前記ガラス管を覆う被覆体に接触させ前記ガラス管を破砕するとともに、流路デバイス内の混合部、反応部、検出部、廃液貯蔵部の少なくとも一つをケース外に露出させることを特徴とする請求項２１記載の流路デバイスの使用方法。
23. 請求項１〜１７のいずれかに記載の流路デバイスの使用方法であって、ガラス管を破砕した後に、インレットから気体または液体を媒体としてアウトレット側にガラス管の内容物を輸送することによって、大気中の化学物質の検知に用いることを特徴とする流路デバイスの使用方法。
24. 請求項１〜１７のいずれかに記載の流路デバイスの使用方法であって、ガラス管を破砕した後に、インレットから気体または液体を媒体としてアウトレット側にガラス管の内容物を輸送することによって、生体反応のシグナルの検知に用いることを特徴とする流路デバイスの使用方法。

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