JP2009250684A - Microchip - Google Patents

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Takashi Momose
俊 百瀬
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microchip capable of properly controlling the injection position of the liquid reagent in a liquid reagent holding part. <P>SOLUTION: The microchip is equipped with a first substrate and the second substrate being the transparent substrate laminated on the first substrate and contains a fluid circuit including a cavity part constituted of the groove formed to the surface of the first substrate and the surface of the second substrate or the cavity part constituted of the surface of the first substrate and the groove formed to the surface of the second substrate. The fluid circuit includes the liquid reagent holding part for housing the liquid reagent and the liquid reagent holding part includes a liquid reagent discharge port for leading out the liquid reagent and a projection part is installed on the base of the groove of the first substrate which constitutes the base of the liquid reagent holding part or on the surface of the first substrate in the vicinity of the liquid reagent discharge port. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、DNA、タンパク質、細胞、免疫および血液等の生化学検査、化学合成ならびに、環境分析などに好適に使用されるμ−TAS(Micro Total Analysis System)などとして有用なマイクロチップに関し、特には、検査・分析等の対象となる検体と混合または反応させるための液体試薬を、あらかじめマイクロチップ内に内蔵する液体試薬内蔵型マイクロチップに関する。   The present invention relates to a microchip useful as a micro-TAS (Micro Total Analysis System) suitably used for biochemical tests such as DNA, proteins, cells, immunity and blood, chemical synthesis, and environmental analysis. Relates to a microchip with a built-in liquid reagent, in which a liquid reagent for mixing or reacting with a sample to be tested or analyzed is previously incorporated in the microchip.

近年、医療や健康、食品、創薬などの分野で、DNA(Deoxyribo Nucleic Acid)や酵素、抗原、抗体、タンパク質、ウィルスおよび細胞などの生体物質、ならびに化学物質を検知、検出あるいは定量する重要性が増してきており、それらを簡便に測定できる様々なバイオチップおよびマイクロ化学チップ(以下、これらを総称してマイクロチップと称する。)が提案されている。マイクロチップは、実験室で行なっている一連の実験・分析操作を、数cm角で厚さ数mm程度のチップ内で行なえることから、検体および試薬が微量で済み、コストが安く、反応速度が速く、ハイスループットな検査ができ、検体を採取した現場で直ちに検査結果を得ることができるなど多くの利点を有し、たとえば血液検査等の生化学検査用として好適に用いられている。   In recent years, the importance of detecting, detecting or quantifying biological substances such as DNA (Deoxyribo Nucleic Acid), enzymes, antigens, antibodies, proteins, viruses and cells, and chemical substances in fields such as medicine, health, food, and drug discovery There have been proposed various biochips and microchemical chips (hereinafter collectively referred to as microchips) that can be easily measured. Microchips can perform a series of experiments and analysis operations performed in the laboratory within a chip of several centimeters square and several millimeters in thickness. However, it has many advantages such as being able to perform high-throughput, high-throughput testing, and obtaining test results immediately at the site where the sample is collected, and is suitably used for biochemical tests such as blood tests.

マイクロチップは、通常、その内部に流体回路を有しており、該流体回路を利用して、流体回路内に導入された検体の計量、検体(たとえば、血液等)と試薬との混合などの種々の流体処理が行なわれる。このような流体処理は、マイクロチップに対して、適切な方向の遠心力を印加することにより行なうことができる。   The microchip usually has a fluid circuit inside thereof, and the fluid circuit is used to measure the sample introduced into the fluid circuit, to mix the sample (for example, blood, etc.) and the reagent. Various fluid treatments are performed. Such fluid treatment can be performed by applying a centrifugal force in an appropriate direction to the microchip.

上記マイクロチップのうち、液体試薬内蔵型マイクロチップは、検体または検体中の特定成分と混合あるいは反応させるための液体試薬を流体回路内にあらかじめ保持しているマイクロチップであり、その流体回路には、液体試薬を保持するための1または複数の液体試薬保持部が設けられる(液体試薬保持部を有するマイクロチップについては、たとえば特許文献1参照)。また、液体試薬内蔵型マイクロチップには、その一方の表面に、液体試薬保持部内に液体試薬を注入するための、該液体試薬保持部まで貫通する液体試薬注入口が1または2以上形成されるのが通常であり、該液体試薬注入口は、液体試薬が注入された後、たとえば封止用ラベル(シール)などをマイクロチップ表面に貼付することにより封止される。   Among the microchips described above, the liquid reagent built-in microchip is a microchip in which a liquid reagent for mixing or reacting with a sample or a specific component in the sample is held in advance in the fluid circuit. One or a plurality of liquid reagent holding units for holding the liquid reagent are provided (see, for example, Patent Document 1 for a microchip having a liquid reagent holding unit). The liquid reagent built-in microchip has one or more liquid reagent injection ports penetrating to the liquid reagent holding part for injecting the liquid reagent into the liquid reagent holding part on one surface thereof. The liquid reagent inlet is sealed by, for example, sticking a sealing label (seal) or the like on the surface of the microchip after the liquid reagent is injected.

ここで、液体試薬が、たとえば液体試薬保持部の排出口近傍に位置すると、微小な温度、圧力変化により液体試薬が該排出口から流体回路内へ漏れ出す虞があり、このことは、検体との混合、反応に悪影響を及ぼしたり、検体と液体試薬との混合液の検査・分析結果に悪影響を及ぼす虞があった。   Here, if the liquid reagent is located in the vicinity of the discharge port of the liquid reagent holding unit, for example, the liquid reagent may leak from the discharge port into the fluid circuit due to a minute change in temperature and pressure. There is a risk of adversely affecting the mixing and reaction, and adversely affecting the test / analysis results of the mixture of the specimen and the liquid reagent.

したがって、該液体試薬注入口から、液体試薬を注入する際に、液体試薬保持部における排出口近傍からなるべく遠い位置に液体試薬を誘導することが望まれていた。
特開2007−285792号公報
Therefore, when the liquid reagent is injected from the liquid reagent injection port, it has been desired to guide the liquid reagent to a position as far as possible from the vicinity of the discharge port in the liquid reagent holding unit.
JP 2007-285792 A

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、液体試薬保持部内における液体試薬の注入位置を適切に制御できるマイクロチップを提供することである。   The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a microchip capable of appropriately controlling the injection position of the liquid reagent in the liquid reagent holding section.

本発明は、第1の基板と、第1の基板上に積層された透明基板である第2の基板とを備え、第1の基板表面に形成された溝と第2の基板表面とから構成される空洞部、または、第1の基板表面と第2の基板表面に形成された溝とから構成される空洞部からなる流体回路を含むマイクロチップであって、流体回路は、液体試薬を収容するための液体試薬保持部を有し、液体試薬保持部は、液体試薬を導出するための液体試薬排出口を有し、液体試薬保持部の底面を構成する第1の基板の溝底面または第1の基板表面で、かつ、液体試薬排出口の近傍に突起部が設置されたマイクロチップに関する。   The present invention includes a first substrate and a second substrate that is a transparent substrate laminated on the first substrate, and includes a groove formed on the surface of the first substrate and a surface of the second substrate. Or a microchip including a fluid circuit composed of a cavity formed of a first substrate surface and a groove formed on the second substrate surface, the fluid circuit containing a liquid reagent A liquid reagent holding portion for conducting the liquid reagent, the liquid reagent holding portion having a liquid reagent discharge port for leading out the liquid reagent, and a groove bottom surface of the first substrate constituting the bottom surface of the liquid reagent holding portion. The present invention relates to a microchip in which a protrusion is provided on the surface of one substrate and in the vicinity of a liquid reagent outlet.

また、本発明のマイクロチップにおいて、突起部は、液体試薬保持部の底面を構成する第1の基板の溝底面または第1の基板表面から、液体試薬保持部の天井面を構成する第2の基板表面または第2の基板の溝底面に向かって、液体試薬排出口の方向に勾配している勾配面を有することが好ましい。   Further, in the microchip of the present invention, the protrusion portion is a second bottom surface constituting the ceiling surface of the liquid reagent holding portion from the groove bottom surface of the first substrate constituting the bottom surface of the liquid reagent holding portion or the first substrate surface. It is preferable to have a sloped surface that slopes in the direction of the liquid reagent discharge port toward the substrate surface or the groove bottom surface of the second substrate.

また、本発明のマイクロチップにおいて、第2の基板に、液体試薬を注入するための液体液体試薬注入口をさらに備え、勾配面は、マイクロチップの厚み方向に導入口の下に設置されていることが好ましい。   In the microchip of the present invention, the second substrate further includes a liquid liquid reagent injection port for injecting a liquid reagent, and the gradient surface is disposed below the introduction port in the thickness direction of the microchip. It is preferable.

また、本発明のマイクロチップにおいて、勾配面は、液体試薬導入口より大きな面積を有することが好ましい。   In the microchip of the present invention, it is preferable that the inclined surface has a larger area than the liquid reagent inlet.

本発明におけるマイクロチップは、液体試薬保持部内における液体試薬の注入位置を適切に制御できる。   The microchip in the present invention can appropriately control the injection position of the liquid reagent in the liquid reagent holding part.

本発明のマイクロチップは、各種化学合成、検査・分析等を、それが有する流体回路を用いて行なうことができるチップであり、1つの好ましい態様において、第1の基板と、該第1の基板上に積層、貼合された透明基板である第2の基板とからなる。基板表面に溝を備える第1の基板と第2の基板とを、第1の基板の溝形成側表面が第2の基板に対向するように貼り合わせてなる。第2の基板における第1の基板側表面には溝が形成されており、したがって、かかる2枚の基板からなるマイクロチップは、その内部に、第2の基板表面に設けられた溝と第1の基板における第2の基板に対向する側の表面とから構成される空洞部からなる流体回路を備える。   The microchip of the present invention is a chip capable of performing various chemical synthesis, inspection / analysis, and the like using a fluid circuit included in the microchip. In one preferred embodiment, the first substrate and the first substrate It consists of the 2nd board | substrate which is a transparent substrate laminated | stacked and bonded together. The first substrate and the second substrate having grooves on the substrate surface are bonded together so that the groove-forming surface of the first substrate faces the second substrate. Grooves are formed on the first substrate side surface of the second substrate. Therefore, the microchip composed of the two substrates has the grooves provided on the second substrate surface and the first substrate. And a fluid circuit comprising a cavity formed from the surface of the substrate facing the second substrate.

また、別の好ましい態様において、本発明のマイクロチップは、第3の基板と、基板の両表面に設けられた溝を備える第1の基板と、該第1の基板を狭むようにして積層、貼合された透明基板である第2の基板および第3の基板とからなる。かかる3枚の基板からなるマイクロチップは、第2の基板における第1の基板に対向する側の表面および第1の基板における第2の基板に対向する側の表面に設けられた溝から構成される空洞部からなる第1の流体回路と、第3の基板における第1の基板に対向する側の表面および第1の基板における第3の基板に対向する側の表面に設けられた溝から構成される空洞部からなる第2の流体回路と、の2層の流体回路を備えている。ここで、「2層」とは、マイクロチップの厚み方向に関して異なる2つの位置に流体回路が設けられていることを意味する。第1の流体回路と第2の流体回路とは、第1の基板に形成された厚み方向に貫通する1または2以上の貫通穴によって連結されていてもよい。   In another preferred embodiment, the microchip of the present invention includes a third substrate, a first substrate having grooves provided on both surfaces of the substrate, and a laminated and bonded structure so as to narrow the first substrate. The second substrate and the third substrate, which are transparent substrates formed. Such a microchip composed of three substrates is composed of a groove provided on the surface of the second substrate facing the first substrate and the surface of the first substrate facing the second substrate. And a groove provided on the surface of the third substrate facing the first substrate and the surface of the first substrate facing the third substrate. And a second fluid circuit composed of a hollow portion and a two-layer fluid circuit. Here, “two layers” means that fluid circuits are provided at two different positions in the thickness direction of the microchip. The 1st fluid circuit and the 2nd fluid circuit may be connected by one or two or more penetration holes penetrated in the thickness direction formed in the 1st substrate.

基板同士を貼り合わせる方法としては、特に限定されるものではなく、たとえば貼り合わせる基板のうち、少なくとも一方の基板の貼り合わせ面を融解させて溶着させる方法(溶着法)、接着剤を用いて接着させる方法などを挙げることができる。溶着法としては、基板を加熱して溶着させる方法;レーザ等の光を照射して、光吸収時に発生する熱により溶着する方法;超音波を用いて溶着する方法などを挙げることができる。   The method for bonding the substrates together is not particularly limited. For example, among the substrates to be bonded, at least one of the bonded surfaces of the substrates is melted and welded (welding method), and bonded using an adhesive. And the like. Examples of the welding method include a method in which the substrate is heated and welded; a method in which light is emitted from a laser or the like and the material is welded by heat generated during light absorption; and a method in which ultrasonic waves are used.

本発明のマイクロチップの大きさは、特に限定されず、たとえば縦横数cm程度、厚さ数mm〜1cm程度とすることができる。   The size of the microchip of the present invention is not particularly limited, and can be, for example, about several cm in length and width and about several mm to 1 cm in thickness.

本発明のマイクロチップを構成する上記各基板の材質は、特に制限されず、たとえば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアリレート樹脂(PAR)、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂(ABS)、塩化ビニル樹脂(PVC)、ポリメチルペンテン樹脂(PMP)、ポリブタジエン樹脂(PBD)、生分解性ポリマー(BP)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリジメチルシロキサン(PDMS)などの有機材料;シリコン、ガラス、石英などの無機材料等を用いることができる。   The material of each substrate constituting the microchip of the present invention is not particularly limited. For example, polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polystyrene (PS) ), Polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene naphthalate (PEN), polyarylate resin (PAR), acrylonitrile-butadiene-styrene resin (ABS), vinyl chloride resin (PVC), polymethylpentene resin (PMP) Organic materials such as polybutadiene resin (PBD), biodegradable polymer (BP), cycloolefin polymer (COP), and polydimethylsiloxane (PDMS); inorganic materials such as silicon, glass, and quartz can be used.

マイクロチップを第1および第2の基板の2枚から構成する場合において、第1の基板上に積層される、表面に溝を備える第2の基板は透明基板であることが好ましい。この点については、実施の形態を示して後で詳細に説明する。第1の基板は、透明基板であってもよいし、基板を樹脂から構成し、該樹脂中にカーボンブラック等を添加することにより黒色基板とするなど着色基板としてもよいが、着色基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。第1の基板を着色基板とすることにより、レーザなどの光を用いたレーザー溶着法を用いることができる。また、レーザー接着法により基板の貼り合わせを行なう場合、着色基板の貼り合わせ表面が主に融解されて貼合されることとなるため、透明基板に形成された溝の変形を最小限に抑えることができる。   In the case where the microchip is composed of two sheets of the first and second substrates, the second substrate that is laminated on the first substrate and has a groove on the surface is preferably a transparent substrate. This point will be described in detail later with reference to an embodiment. The first substrate may be a transparent substrate, or may be a colored substrate such as a substrate made of a resin and a black substrate formed by adding carbon black or the like to the resin. It is preferable to use a black substrate. By using the first substrate as a colored substrate, a laser welding method using light such as a laser can be used. In addition, when bonding substrates by laser bonding, the bonded surface of the colored substrate is mainly melted and bonded, minimizing the deformation of the grooves formed on the transparent substrate. Can do.

また、マイクロチップを第1の基板、第2の基板および第3の基板の3枚から構成する場合、同様に、第1の基板上に積層される第2の基板は透明基板とする。第1の基板の下側(第2の基板とは反対側)に貼合される第3の基板は、透明基板とすることが好ましい。これにより、流体回路の一部として、第1の基板をその厚み方向に貫通する貫通穴と、透明な第2および第3の基板表面から構成されるキュベットを形成することができ、該キュベットに検査・分析の対象となる検体と液体試薬との混合液を導入し、該キュベットに対してマイクロチップ表面と垂直な方向の光を、マイクロチップ上面(または下面)側から照射し、その反対側から透過した光の強度(透過率)を検出するなどの光学測定を該混合液について行なうことが可能となる。第2の基板と第3の基板との間に位置する第1の基板は、着色基板とすることが好ましく、黒色基板とすることがより好ましい。   In the case where the microchip is composed of three sheets of the first substrate, the second substrate, and the third substrate, similarly, the second substrate stacked on the first substrate is a transparent substrate. The third substrate bonded to the lower side of the first substrate (the side opposite to the second substrate) is preferably a transparent substrate. As a result, as a part of the fluid circuit, a cuvette composed of a through hole penetrating the first substrate in the thickness direction and the transparent second and third substrate surfaces can be formed. Introduce a liquid mixture of the specimen and liquid reagent to be inspected and analyzed, and irradiate the cuvette with light in the direction perpendicular to the microchip surface from the upper surface (or lower surface) side of the microchip, and the opposite Optical measurement such as detecting the intensity (transmittance) of light transmitted from the liquid can be performed on the mixed solution. The first substrate positioned between the second substrate and the third substrate is preferably a colored substrate, and more preferably a black substrate.

第1の基板表面または第2の基板表面に、流体回路を構成する溝(流路パターン)を形成する方法としては、特に制限されず、転写構造を有する金型を用いた射出成形法、インプリント法などを挙げることができる。無機材料を用いて基板を形成する場合には、エッチング法などを用いることができる。   A method for forming grooves (flow path patterns) constituting a fluid circuit on the first substrate surface or the second substrate surface is not particularly limited, and an injection molding method using a mold having a transfer structure, an in- The printing method etc. can be mentioned. In the case of forming a substrate using an inorganic material, an etching method or the like can be used.

本発明のマイクロチップにおいて、流体回路(2層の流体回路を備える場合には、第1の流体回路および第2の流体回路)は、流体回路内の液体に対して適切な様々な処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置された種々の部位を備えており、これらの部位は、微細な流路を介して適切に接続されている。   In the microchip of the present invention, the fluid circuit (the first fluid circuit and the second fluid circuit in the case where two fluid circuits are provided) performs various processes appropriate for the liquid in the fluid circuit. In order to be able to do so, various parts arranged at appropriate positions in the fluid circuit are provided, and these parts are appropriately connected via fine flow paths.

本発明のマイクロチップは、液体試薬をあらかじめチップ内部に保持している液体試薬内蔵型マイクロチップであり、その流体回路は、これを構成する部位の1つとして、液体試薬を保持するための液体試薬保持部を備える。液体試薬保持部は1つのみであってもよいし、2以上あってもよい。「液体試薬」とは、検査・分析の対象となる検体と混合または反応させるための液体物質である。液体試薬は、1つのマイクロチップ内に1種のみ内蔵されていてもよいし、2種以上内蔵されていてもよい。また、「検体」とは、流体回路内に導入される検査・分析の対象となる物質(たとえば血液)自体、または、該物質中の特定成分(たとえば血漿成分)を意味する。   The microchip of the present invention is a microchip with a built-in liquid reagent in which a liquid reagent is previously held in the chip, and its fluid circuit is a liquid for holding the liquid reagent as one of the components constituting this. A reagent holding part is provided. There may be only one liquid reagent holding part, or two or more liquid reagent holding parts. A “liquid reagent” is a liquid substance for mixing or reacting with a specimen to be examined / analyzed. Only one type of liquid reagent may be incorporated in one microchip, or two or more types of liquid reagents may be incorporated. The “specimen” means a substance (for example, blood) to be tested and analyzed introduced into the fluid circuit itself or a specific component (for example, a plasma component) in the substance.

本発明のマイクロチップは、通常、その上側表面(すなわち第2の基板表面)に、内部の液体試薬保持部まで貫通する(第2の基板をその厚み方向に貫通する)貫通穴である液体試薬注入口が設けられる。このような本発明のマイクロチップは、通常、液体試薬注入口から液体試薬が注入された後、マイクロチップ表面(第2の基板表面)に当該液体試薬注入口を封止するためのラベルまたはシールが貼着されて、使用に供される。   The microchip of the present invention is usually a liquid reagent that is a through-hole penetrating to the upper surface (that is, the second substrate surface) up to the internal liquid reagent holding portion (penetrating the second substrate in the thickness direction). An inlet is provided. Such a microchip of the present invention usually has a label or seal for sealing the liquid reagent inlet on the microchip surface (second substrate surface) after the liquid reagent is injected from the liquid reagent inlet. Is affixed for use.

本発明において流体回路は、液体試薬保持部以外の部位を備えていてもよく、かかる部位としては、たとえば流体回路内に導入された検体から特定成分を取り出すための分離部;検体(検体中の特定成分を含む。以下同じ。)を計量するための検体計量部;液体試薬を計量するための液体試薬計量部;検体と液体試薬とを混合するための混合部;得られた混合液についての検査・分析(たとえば、混合液中の特定成分の検出または定量)を行なうための検出部(光学測定を行なうためのキュベット)などを挙げることができる。本発明のマイクロチップは、これら例示された部位のすべてを有していてもよく、いずれか1以上を有していなくてもよい。また、これら例示された部位以外の部位を有していてもよい。これらの部位は、所望する流体処理を行なうことができるよう、流体回路内の適切な位置に配置され、かつ微細な流路を介して接続されている。   In the present invention, the fluid circuit may include a part other than the liquid reagent holding part, such as a separation part for taking out a specific component from the specimen introduced into the fluid circuit; Sample measuring unit for measuring specific components. The same applies hereinafter.) Liquid reagent measuring unit for measuring liquid reagent; Mixing unit for mixing sample and liquid reagent; Examples include a detection unit (a cuvette for performing optical measurement) for performing inspection / analysis (for example, detection or quantification of a specific component in a liquid mixture). The microchip of the present invention may have all of these exemplified portions, or may not have any one or more. Moreover, you may have site | parts other than these illustrated site | parts. These portions are arranged at appropriate positions in the fluid circuit so as to perform a desired fluid treatment, and are connected through fine flow paths.

検体と液体試薬とを混合させることによって最終的に得られた混合液は、特に限定されないが、たとえば、該混合液が収容された部位(たとえば検出部)に光を照射して透過する光の強度(透過率)を検出する方法等の光学測定などに供され、検査・分析が行なわれる。   The liquid mixture finally obtained by mixing the specimen and the liquid reagent is not particularly limited. For example, the liquid mixture that transmits the light by irradiating the portion (for example, the detection unit) containing the liquid mixture with light is transmitted. It is used for optical measurement such as a method for detecting intensity (transmittance), and inspection and analysis are performed.

検体からの特定成分の抽出(不要成分の分離)、検体および/または液体試薬の計量、検体と液体試薬との混合、得られた混合液の検出部への導入などのような流体回路内における種々の流体処理は、マイクロチップに対して、適切な方向の遠心力を順次印加することにより行なうことができる。マイクロチップへの遠心力の印加は、マイクロチップを、遠心力を印加可能な装置(遠心装置)に載置して行なうことができる。遠心装置は、ローター(回転子)上に回転自在なステージを備えており、該ステージ上にマイクロチップを載置し、該ステージを回転させてローターに対するマイクロチップの角度を任意に認定することにより、任意の方向に遠心力を印加することができる。   In a fluid circuit such as extraction of a specific component from a sample (separation of unnecessary components), measurement of a sample and / or a liquid reagent, mixing of a sample and a liquid reagent, introduction of the obtained mixture into a detection unit, etc. Various fluid treatments can be performed by sequentially applying a centrifugal force in an appropriate direction to the microchip. The application of the centrifugal force to the microchip can be performed by placing the microchip on a device (centrifuge) that can apply the centrifugal force. The centrifuge has a rotatable stage on a rotor (rotor). By placing a microchip on the stage and rotating the stage, the angle of the microchip relative to the rotor is arbitrarily certified. A centrifugal force can be applied in any direction.

ここで、本発明のマイクロチップは、上記した液体試薬保持部内における液体試薬の注入位置を適切に制御するために突起部を備えている。以下、実施の形態を示して、本発明の突起部を備えるマイクロチップについて詳細に説明する。   Here, the microchip of the present invention is provided with a protrusion in order to appropriately control the liquid reagent injection position in the liquid reagent holding part. Hereinafter, an embodiment will be shown and a microchip provided with a projection of the present invention will be described in detail.

<実施形態>
図1は、本発明の一実施形態のマイクロチップにおける液体試薬保持部を拡大して示す概略上面図である。図2は、図1におけるII−II線に沿った断面図である。図3は、本実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。以下、図1〜図3に基づいて説明する。また、以下、本実施形態において「厚み方向に上」とは、厚み方向に第2の基板102側の方向をいい、「厚み方向に下」とは、厚み方向に第1の基板101側の方向をいうものとする。
<Embodiment>
FIG. 1 is a schematic top view showing an enlarged liquid reagent holding part in a microchip according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the operation of the fluid in the microchip of the present embodiment. Hereinafter, description will be given with reference to FIGS. Further, in the present embodiment, “up in the thickness direction” means a direction on the second substrate 102 side in the thickness direction, and “down in the thickness direction” means on the first substrate 101 side in the thickness direction. It shall be the direction.

まず、構造について図1および図2に基づいて説明する。本実施形態のマイクロチップ100は、表面に溝を備える第1の基板101上に透明基板である第2の基板102を貼り合わせてなり、第2の基板102の第1の基板101側表面と第1の基板101表面に形成された溝とから構成される流体回路を内部に有している。図1は、当該流体回路のうち、液体試薬保持部106周辺を拡大して示す図である。第1の基板101および第2の基板102はともに、上記したような有機材料からなるプラスチック基板である。液体試薬保持部106には、液体試薬排出口104が設けられており、遠心力の印加により、液体試薬保持部106内の液体試薬が排出可能となっている。また、液体試薬保持部106上部には、第2の基板102を厚み方向に貫通する液体試薬注入口105が設けられており、この液体試薬注入口105を介して液体試薬の注入が行なわれる。なお、本実施形態のマイクロチップ100は、第1の基板101の下側表面に第3の基板(図示せず)が貼合された3枚の基板からなるマイクロチップであってもよい。   First, the structure will be described with reference to FIGS. The microchip 100 of this embodiment is formed by bonding a second substrate 102, which is a transparent substrate, on a first substrate 101 having a groove on the surface, and the surface of the second substrate 102 on the first substrate 101 side. A fluid circuit including a groove formed on the surface of the first substrate 101 is included. FIG. 1 is an enlarged view showing the periphery of the liquid reagent holding unit 106 in the fluid circuit. Both the first substrate 101 and the second substrate 102 are plastic substrates made of an organic material as described above. The liquid reagent holding unit 106 is provided with a liquid reagent discharge port 104, and the liquid reagent in the liquid reagent holding unit 106 can be discharged by application of centrifugal force. In addition, a liquid reagent injection port 105 penetrating the second substrate 102 in the thickness direction is provided above the liquid reagent holding unit 106, and the liquid reagent is injected through the liquid reagent injection port 105. Note that the microchip 100 of the present embodiment may be a microchip including three substrates in which a third substrate (not shown) is bonded to the lower surface of the first substrate 101.

ここで、マイクロチップ100は、液体試薬保持部106の底面を構成する第1の基板101の溝底面で、かつ、液体試薬排出口104の近傍に突起部103が設置されている。より具体的には、突起部103は、断面形状が図2に示すように三角形であるものである。液体試薬排出部106の近傍とは、適宜設定することができ、後述する動作を導くものであれば、特に距離等は限定されない。ただし、液体試薬排出口104の端部と突起部103の液体試薬排出口104の端部との距離L3は、たとえば、0.5〜3mmとすることができる。   Here, in the microchip 100, the protrusion 103 is provided on the bottom surface of the groove of the first substrate 101 constituting the bottom surface of the liquid reagent holding unit 106 and in the vicinity of the liquid reagent discharge port 104. More specifically, the protrusion 103 has a triangular cross section as shown in FIG. The vicinity of the liquid reagent discharge unit 106 can be set as appropriate, and the distance and the like are not particularly limited as long as the operation described later is guided. However, the distance L3 between the end portion of the liquid reagent discharge port 104 and the end portion of the liquid reagent discharge port 104 of the protrusion 103 can be set to, for example, 0.5 to 3 mm.

また、図1における突起部103は、液体試薬排出口104と平行の第1の方向の長さL1および第2の方向と垂直の方向である第2の方向の長さL2は1〜3mmであることが好ましい。ただし、該長さは、適宜後述する動作を導くために設定することができる。   1 has a length L1 in a first direction parallel to the liquid reagent discharge port 104 and a length L2 in a second direction which is a direction perpendicular to the second direction is 1 to 3 mm. Preferably there is. However, the length can be appropriately set to guide an operation described later.

また、本実施形態においては、突起部103は、液体試薬保持部106の底面を構成する第1の基板101の溝底面から、液体試薬保持部106の天井面を構成する第2の基板102表面に向かって、液体試薬排出口104の方向に勾配している勾配面を有する。   In the present embodiment, the protrusion 103 is formed on the surface of the second substrate 102 that forms the ceiling surface of the liquid reagent holding unit 106 from the groove bottom surface of the first substrate 101 that forms the bottom surface of the liquid reagent holding unit 106. Toward the liquid reagent discharge port 104.

また、本実施形態においては、「第2の基板の方向の勾配」とは、たとえば、角θ1が90度未満であることをいうものとする。なお、本実施形態において角θ1は30〜60度であることが好ましい。さらに角θ1は45度程度であることがより好ましい。該角θ1の範囲は、後述する動作から適宜導くことができる。なお、該勾配面自体の形状は特に限定されず、たとえば、球面状であっても差し支えない。   In the present embodiment, “gradient in the direction of the second substrate” means, for example, that the angle θ1 is less than 90 degrees. In the present embodiment, the angle θ1 is preferably 30 to 60 degrees. Furthermore, the angle θ1 is more preferably about 45 degrees. The range of the angle θ1 can be appropriately derived from the operation described later. The shape of the gradient surface itself is not particularly limited, and for example, it may be spherical.

ここで、勾配面は、液体試薬排出口104の方向に勾配していることが好ましい。液体試薬排出口104の方向に勾配しているとは、たとえば、該勾配面の液体試薬排出口104と平行の第1方向における突起部103の断面において、液体試薬排出口104から遠い側(図2における左側)が一番低い位置にあり、液体試薬排出口104に近い側が一番高い位置にあることを示す。   Here, the inclined surface is preferably inclined in the direction of the liquid reagent discharge port 104. Inclination in the direction of the liquid reagent discharge port 104 means, for example, the side far from the liquid reagent discharge port 104 in the cross section of the protrusion 103 in the first direction parallel to the liquid reagent discharge port 104 on the inclined surface (FIG. 2 (left side in 2) is at the lowest position, and the side closer to the liquid reagent discharge port 104 is at the highest position.

また、本実施形態においては、第2の基板106に、液体試薬を注入するための液体試薬注入口105を備えるが、突起部104における勾配面は、第2の基板102の厚み方向に導入口の下に設置されている。ここで、該勾配面は、液体試薬導入口105より大きな面積を有する。このような構成を有することで、後述するように、液体試薬導入口105から注入された液体試薬は、スムーズに液体試薬保持部106における液体試薬排出口104から遠い方向に移動することができるためである。   In this embodiment, the second substrate 106 is provided with a liquid reagent injection port 105 for injecting a liquid reagent, but the gradient surface of the projection 104 is an introduction port in the thickness direction of the second substrate 102. It is installed under. Here, the inclined surface has a larger area than the liquid reagent introduction port 105. By having such a configuration, as will be described later, the liquid reagent injected from the liquid reagent inlet 105 can smoothly move away from the liquid reagent outlet 104 in the liquid reagent holding unit 106. It is.

次に、本実施形態における流体の動作について図3に基づいて説明する。まず、液体液体試薬注入口105からノズル107を用いて液体試薬202を注入する。このとき、液体試薬202は、突起部103の勾配面をとおり、液体試薬排出口104とは、逆の方向、つまり、図3における左側の方向に導かれる。そして、液体試薬202は、液体試薬保持部106における適切は位置に維持される。   Next, the operation of the fluid in the present embodiment will be described based on FIG. First, the liquid reagent 202 is injected from the liquid liquid reagent inlet 105 using the nozzle 107. At this time, the liquid reagent 202 passes through the slope surface of the protrusion 103 and is guided in the direction opposite to the liquid reagent discharge port 104, that is, the left side in FIG. The liquid reagent 202 is maintained at an appropriate position in the liquid reagent holding unit 106.

また、該マイクロチップを運ぶ際における衝撃、微小な温度または圧力変化により液体試薬202が液体試薬保持部の液体試薬排出口104近傍に移動した場合であっても、突起部103は、液体試薬202が液体試薬排出口104に移動することを抑制することができる。つまり、図1における長さL3は、液体試薬202が液体試薬排出口104に移動することを抑制することができる程度に小さく、かつ、該マイクロチップで検体を測定する際に遠心力を印加した際には、液体試薬202が液体試薬排出口104に移動できる程度の大きさを有している必要がある。そして、長さL1およびL2は、突起部103が厚み方向に液体試薬注入口105の真下にかつ液体試薬注入口105の面積を網羅できる程度の大きさを有することが好ましい。このとき、注入された液体試薬202を所望の位置に誘導、移動させることができるためである。以上のような動作によって、液体試薬保持部内の液体試薬量を適切に保持することができる。   Further, even when the liquid reagent 202 is moved to the vicinity of the liquid reagent discharge port 104 of the liquid reagent holding unit due to an impact, a minute temperature or pressure change when the microchip is carried, the protruding portion 103 does not have the liquid reagent 202. Can be prevented from moving to the liquid reagent discharge port 104. That is, the length L3 in FIG. 1 is small enough to prevent the liquid reagent 202 from moving to the liquid reagent discharge port 104, and a centrifugal force was applied when measuring the sample with the microchip. At this time, the liquid reagent 202 needs to have a size that can move to the liquid reagent discharge port 104. The lengths L1 and L2 preferably have such a size that the protrusion 103 can cover the area of the liquid reagent inlet 105 immediately below the liquid reagent inlet 105 in the thickness direction. This is because the injected liquid reagent 202 can be guided and moved to a desired position. By the operation as described above, the amount of liquid reagent in the liquid reagent holding unit can be appropriately held.

本実施形態のマイクロチップは、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形を施すことができ、たとえば、次に示す(1)〜(2)のような変形を施すことができる。図4および図5は、本実施形態のマイクロチップの変形例を示す模式的な断面図である。   The microchip of the present embodiment can be variously modified without departing from the gist of the present invention. For example, the following modifications (1) to (2) can be performed. 4 and 5 are schematic cross-sectional views showing modifications of the microchip of the present embodiment.

(1)図4に示されるマイクロチップ400のように、液体試薬保持部406を含む流体回路を構成する溝は、第1の基板401ではなく、第2の基板表面402に形成されてもよい。図4において、液体試薬保持部406を含む流体回路は、第2の基板402の表面に形成された溝と第1の基板401基板表面とから形成されている。その他の構成については図1に示されるマイクロチップ100と同様であり、液体試薬保持部406は、第1の基板401表面で、かつ、液体試薬排出口の近傍に突起部403が設置されている。そして、突起部403は、液体試薬保持部406の底面を構成する第1の基板401表面から、液体試薬保持部406の天井面を構成する第2の基板402の溝底面に向かって、液体試薬排出口404の方向に勾配している勾配面を有する。また、第2の基板402には、その厚み方向に貫通する貫通穴である液体試薬注入口405が形成されている。   (1) Like the microchip 400 shown in FIG. 4, the grooves constituting the fluid circuit including the liquid reagent holding unit 406 may be formed not on the first substrate 401 but on the second substrate surface 402. . In FIG. 4, the fluid circuit including the liquid reagent holding unit 406 is formed by a groove formed on the surface of the second substrate 402 and the surface of the first substrate 401 substrate. The other configuration is the same as that of the microchip 100 shown in FIG. 1, and the liquid reagent holding unit 406 is provided with a projection 403 on the surface of the first substrate 401 and in the vicinity of the liquid reagent discharge port. . Then, the protrusion 403 extends from the surface of the first substrate 401 constituting the bottom surface of the liquid reagent holding unit 406 toward the groove bottom surface of the second substrate 402 constituting the ceiling surface of the liquid reagent holding unit 406. It has an inclined surface that is inclined in the direction of the discharge port 404. The second substrate 402 is formed with a liquid reagent inlet 405 that is a through hole penetrating in the thickness direction.

(2)図5に示されるマイクロチップ600のように、第1の基板601における液体試薬保持部606の厚み方向の長さと、液体試薬排出口604における厚み方向の長さが異なっても良い。このような構造をとることで、よりいっそう、液体試薬が液体試薬排出口604側に漏れ出すことを抑制することができる。その他の構成(突起部等)は、同様であるため、説明を繰り返さない。   (2) As in the microchip 600 shown in FIG. 5, the length in the thickness direction of the liquid reagent holding portion 606 on the first substrate 601 may be different from the length in the thickness direction at the liquid reagent discharge port 604. By taking such a structure, the liquid reagent can be further prevented from leaking to the liquid reagent discharge port 604 side. Since other structures (projections, etc.) are the same, description will not be repeated.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の一実施形態のマイクロチップにおける液体試薬保持部を拡大して示す概略上面図である。It is a schematic top view which expands and shows the liquid reagent holding | maintenance part in the microchip of one Embodiment of this invention. 図1におけるII−II線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the II-II line in FIG. 本発明の一実施形態のマイクロチップにおける流体の動作を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the operation | movement of the fluid in the microchip of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のマイクロチップの変形例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the modification of the microchip of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態のマイクロチップの変形例を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows the modification of the microchip of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

100,400,600 マイクロチップ、101,401,601 第1の基板、102,402,602 第2の基板、103,403 突起部、104,404,604 液体試薬排出口、105,405,605 液体試薬導入口、106,406,606 液体試薬保持部、107 ノズル、202 液体試薬。   100, 400, 600 Microchip, 101, 401, 601 First substrate, 102, 402, 602 Second substrate, 103, 403 Protrusion, 104, 404, 604 Liquid reagent outlet, 105, 405, 605 Liquid Reagent introduction port, 106, 406, 606 Liquid reagent holding part, 107 nozzle, 202 Liquid reagent.

Claims (4)

第1の基板と、前記第1の基板上に積層された透明基板である第2の基板とを備え、
前記第1の基板表面に形成された溝と前記第2の基板表面とから構成される空洞部、または、前記第1の基板表面と前記第2の基板表面に形成された溝とから構成される空洞部からなる流体回路を含むマイクロチップであって、
前記流体回路は、液体試薬を収容するための液体試薬保持部を有し、
前記液体試薬保持部は、前記液体試薬を導出するための液体試薬排出口を有し、
前記液体試薬保持部の底面を構成する前記第1の基板の溝底面または前記第1の基板表面で、かつ、前記液体試薬排出口の近傍に突起部が設置されたマイクロチップ。
A first substrate, and a second substrate that is a transparent substrate laminated on the first substrate,
It is comprised from the cavity formed from the groove | channel formed in the said 1st substrate surface, and the said 2nd substrate surface, or the groove | channel formed in the said 1st substrate surface and the said 2nd substrate surface. A microchip including a fluid circuit composed of a hollow portion,
The fluid circuit has a liquid reagent holding part for containing a liquid reagent,
The liquid reagent holding part has a liquid reagent outlet for leading out the liquid reagent,
A microchip in which a protrusion is provided on the bottom surface of the groove of the first substrate constituting the bottom surface of the liquid reagent holding unit or on the surface of the first substrate and in the vicinity of the liquid reagent discharge port.
前記突起部は、前記液体試薬保持部の底面を構成する前記第1の基板の溝底面または前記第1の基板表面から、前記液体試薬保持部の天井面を構成する前記第2の基板表面または前記第2の基板の溝底面に向かって、前記液体試薬排出口の方向に勾配している勾配面を有する請求項1に記載のマイクロチップ。   The projecting portion extends from the groove bottom surface of the first substrate constituting the bottom surface of the liquid reagent holding portion or the surface of the first substrate, the second substrate surface constituting the ceiling surface of the liquid reagent holding portion, or 2. The microchip according to claim 1, wherein the microchip has a sloped surface that slopes in the direction of the liquid reagent outlet toward the bottom surface of the groove of the second substrate. 前記第2の基板に、液体試薬を注入するための液体試薬注入口をさらに備え、
前記勾配面は、マイクロチップの厚み方向に前記導入口の下に設置された請求項1または2に記載のマイクロチップ。
A liquid reagent injection port for injecting a liquid reagent into the second substrate;
The microchip according to claim 1, wherein the inclined surface is installed below the introduction port in a thickness direction of the microchip.
前記勾配面は、前記液体試薬導入口より大きな面積を有する請求項3に記載のマイクロチップ。   The microchip according to claim 3, wherein the inclined surface has a larger area than the liquid reagent introduction port.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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