JP2011145236A - Micro-fluid chip, and measuring method of specimen using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ流体チップおよびこれを用いた検体の測定方法に関する。 The present invention relates to a microfluidic chip and a specimen measurement method using the same.
ガラス基板等に液体の微細な流路が設けられたマイクロ流体チップを使用して、化学分析や化学合成、あるいはバイオ関連の分析を行う方法が注目されている。マイクロ流体チップは、Micro Total Analytical System(マイクロTAS)あるいはラボオンチップ(Lab-on-a-chip)などの名称で呼ばれることもある。 A method of performing chemical analysis, chemical synthesis, or bio-related analysis using a microfluidic chip in which a liquid flow path is provided on a glass substrate or the like has attracted attention. Microfluidic chips are sometimes referred to by names such as Micro Total Analytical System (Micro TAS) or Lab-on-a-chip.
マイクロ流体チップは、一般に、ウェルと称される複数の微小な反応容器を備えており、当該複数の反応容器の各々において、互いに異なる反応を行うことができる。マイクロ流体チップは、従来の分析装置、分析器具、反応容器などに比較して試料や試薬の量を非常に少なくすることができ、また、操作にともなう廃棄物を少なくすることができるなどの利点がある。そのため、医療診断、環境や食品のオンサイト分析、医薬品や化学品等の生産等、広い分野での利用が期待される(特許文献1)。 The microfluidic chip generally includes a plurality of minute reaction containers called wells, and each of the plurality of reaction containers can perform different reactions. The microfluidic chip has the advantage that the amount of sample and reagent can be greatly reduced compared to conventional analyzers, analytical instruments, reaction vessels, etc., and waste generated by operation can be reduced. There is. Therefore, it is expected to be used in a wide range of fields such as medical diagnosis, on-site analysis of the environment and food, production of pharmaceuticals, chemicals, and the like (Patent Document 1).
マイクロ流体チップは、試薬が少量で足りることから、各種の検査のコストを下げることが可能となり、また、試料(検体)の必要量も少量でよいため、反応時間を大幅に短縮することができる。特に医療分野の検査等にマイクロ流体チップを適用する場合には、血液などの検体の必要量が小さいため、例えば患者の負担を軽減できるという利点がある。 Since the microfluidic chip requires a small amount of reagent, the cost of various tests can be reduced, and the required amount of sample (analyte) can be small, so the reaction time can be greatly shortened. . In particular, when a microfluidic chip is applied to medical examinations and the like, there is an advantage that, for example, the burden on the patient can be reduced because the required amount of specimen such as blood is small.
ところが、従来のマイクロ流体チップは、試料の量を少なくできる反面、ウェルと称する複数の反応容器に、当該少ない量の試料を注入する(分注する)作業が煩雑であった。例えば、マイクロ流体チップに対して、ピペット等により分注操作を行う方法があるが、手作業による分注作業になるため、作業時間が長くかかっていた。 However, while the conventional microfluidic chip can reduce the amount of sample, the operation of injecting (dispensing) the small amount of sample into a plurality of reaction containers called wells is complicated. For example, there is a method of performing a dispensing operation on a microfluidic chip with a pipette or the like. However, since the dispensing operation is performed manually, it takes a long working time.
本発明のいくつかの態様にかかる目的の一つは、少量の試料を容易に分注することのできるマイクロ流体チップを提供することにある。 One of the objects according to some embodiments of the present invention is to provide a microfluidic chip capable of easily dispensing a small amount of sample.
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
[適用例1]
本発明にかかるマイクロ流体チップの一態様は、
第1面および前記第1面に対向する第2面を有し、平面視において、前記第1面および前記第2面を接続する貫通孔が形成された貫通孔領域および該貫通孔領域に隣り合うとともに前記第1面側に開口を有するウェルが形成されたウェル領域が設けられた基板と、
前記第1面側に敷設され、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を平面視において囲むように前記基板に固着された固着領域を有するカバーと、
容器を前記第2面側に装着するときに用いる機構であって、前記容器と前記貫通孔とを連通させる構造を有する容器装着機構と、
を有する。
[Application Example 1]
One aspect of the microfluidic chip according to the present invention is:
A first surface and a second surface opposite to the first surface, and in a plan view, a through hole region in which a through hole connecting the first surface and the second surface is formed, and adjacent to the through hole region And a substrate provided with a well region in which a well having an opening on the first surface side is formed,
A cover laid on the first surface side and having a fixing region fixed to the substrate so as to surround the through-hole region and the well region in plan view;
A mechanism used when mounting a container on the second surface side, the container mounting mechanism having a structure for communicating the container and the through hole;
Have
本適用例のマイクロ流体チップによれば、例えば試料(検体)を収容した容器を装着するときに用いる容器装着機構によって容器と基板の貫通孔とを連通させることができるため、容器からマイクロ流体チップに試料を移す必要がなく、より簡便に試料をマイクロ流体チップに収容することができる。さらに、試料をウェルに分注する際には、例えば遠心力の作用によって、基板とカバーとの間の間隙を通じて容器に収容された試料をウェルに簡便に導入させることができる。したがって、ピペット等により分注操作を行う必要がなく、より簡便に分注を行うことができる。 According to the microfluidic chip of this application example, the container and the through-hole of the substrate can be communicated with each other by a container mounting mechanism used when mounting a container containing a sample (specimen), for example. There is no need to transfer the sample to the sample, and the sample can be more easily accommodated in the microfluidic chip. Further, when dispensing the sample into the well, the sample accommodated in the container can be easily introduced into the well through the gap between the substrate and the cover, for example, by the action of centrifugal force. Therefore, it is not necessary to perform a dispensing operation with a pipette or the like, and the dispensing can be performed more easily.
なお、本発明において、「敷設」とは、基板の第1面にカバーが敷かれた状態のことを指し、「固着」とは、基板の第1面に敷設されて固定されている状態を指す。したがって、カバーが敷設され、固着領域を有する状態とは、基板とカバーとの間に間隙を形成することが容易な部分と、基板とカバーとが分離しにくい部分とがある状態であり、後者の基板とカバーとが分離しにくい部分を、固着された固着領域と表現するものとする。 In the present invention, “laying” means a state in which a cover is laid on the first surface of the substrate, and “adhesion” means a state in which the cover is laid and fixed on the first surface of the substrate. Point to. Therefore, the state in which the cover is laid and has the fixing region is a state in which there is a portion where it is easy to form a gap between the substrate and the cover, and a portion where the substrate and the cover are difficult to separate. The part where the substrate and the cover are difficult to separate is expressed as a fixed region.
またなお、本発明において、「平面視において」または「平面的に見て」という場合は、基板の第1面に直交する方向から見た場合のことを指すものとする。 In addition, in the present invention, “in a plan view” or “when seen in a plan view” refers to a case when viewed from a direction orthogonal to the first surface of the substrate.
[適用例2]
適用例1において、
前記基板は、前記第2面側に、平面視において前記貫通孔領域および前記ウェル領域の間に、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を分離する方向に延びる溝を有してもよい。
[Application Example 2]
In application example 1,
The substrate may have, on the second surface side, a groove extending in a direction separating the through-hole region and the well region between the through-hole region and the well region in a plan view.
本適用例のマイクロ流体チップによれば、貫通孔領域およびウェル領域の間で、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を分離する方向に延びる溝を折り目として、マイクロ流体チップを折り曲げることが容易である。これにより、貫通孔およびウェルの傾く方向を調節することができる。そのため、マイクロ流体チップに、例えば遠心力等を加えた際に、貫通孔およびウェルの傾く方向を調節することができ、試料をより効率的にウェル内に導入することができる。また、貫通孔領域およびウェル領域の間で切断工具等でマイクロ流体チップを分割することが容易である。これにより、本適用例のマイクロ流体チップは、ウェルに試料を導入後に貫通孔領域とウェル領域とを切断することによって、平坦面に載置しやすく、取り扱いを容易化することができる。 According to the microfluidic chip of this application example, it is easy to bend the microfluidic chip between the through-hole region and the well region, with the groove extending in the direction separating the through-hole region and the well region as a fold. . Thereby, the direction in which the through hole and the well are inclined can be adjusted. Therefore, for example, when a centrifugal force or the like is applied to the microfluidic chip, the direction in which the through hole and the well are inclined can be adjusted, and the sample can be introduced into the well more efficiently. Moreover, it is easy to divide the microfluidic chip between the through-hole region and the well region with a cutting tool or the like. Thereby, the microfluidic chip of this application example can be easily placed on a flat surface and easy to handle by cutting the through-hole region and the well region after introducing the sample into the well.
[適用例3]
適用例1または適用例2において、
平面視における前記ウェルの輪郭の面積は、平面視における前記開口の輪郭の面積よりも大きく、
平面視において、前記開口の輪郭は、前記ウェルの輪郭のうち前記貫通孔領域に近い側で前記ウェルの輪郭に接していてもよい。
[Application Example 3]
In application example 1 or application example 2,
The area of the outline of the well in plan view is larger than the area of the outline of the opening in plan view,
In plan view, the outline of the opening may be in contact with the outline of the well on the side close to the through-hole region in the outline of the well.
本適用例のマイクロ流体チップによれば、平面視におけるウェルの面積が、ウェルの開口の面積よりも大きい、すなわち、ウェルの開口が狭窄されている。そのため、ウェル内に導入された試料が逆流しにくく、コンタミネーションを生じにくい。また、ウェル内に、試料に作用させる試薬等が配置されている場合に、当該試薬がウェルの外部に拡散することを抑制できる。これにより、検査等の信頼性をより高めることができる。さらに、本適用例のマイクロ流体チップは、ウェルの開口が、貫通孔領域側に近い側に配置されている。これにより、マイクロ流体チップに遠心力等を加えた際に、試料がウェルの開口から導入されやすく、なおかつ、ウェルに導入された試料が開口から流出しにくくなり、液体をより効率的にウェル内に導入することができる。 According to the microfluidic chip of this application example, the area of the well in plan view is larger than the area of the well opening, that is, the well opening is narrowed. For this reason, the sample introduced into the well is unlikely to flow backward and contamination is unlikely to occur. Further, when a reagent or the like that acts on the sample is arranged in the well, it is possible to suppress the reagent from diffusing outside the well. Thereby, the reliability of inspection or the like can be further increased. Furthermore, in the microfluidic chip of this application example, the well opening is disposed on the side close to the through-hole region side. As a result, when centrifugal force or the like is applied to the microfluidic chip, the sample is easily introduced from the opening of the well, and the sample introduced into the well is less likely to flow out of the opening. Can be introduced.
[適用例4]
適用例3において、
前記ウェルは、前記基板の厚み方向に延びる第1ウェル部と、前記第1ウェル部に連続し、前記第1面と平行な方向に延びる第2ウェル部と、を有してもよい。
[Application Example 4]
In application example 3,
The well may include a first well portion extending in a thickness direction of the substrate, and a second well portion continuing to the first well portion and extending in a direction parallel to the first surface.
本適用例のマイクロ流体チップによれば、ウェルが第1ウェル部と第2ウェル部を有するため、ウェルの断面形状において、アルファベットの「L」に類似した形状を有する。そのため、ウェル内に液体に作用させる試薬等が配置されている場合に、当該試薬がウェルの外部に拡散することをさらに抑制できる。また、ウェル内の液体の流出をより減少させることができる。 According to the microfluidic chip of this application example, since the well has the first well portion and the second well portion, the cross-sectional shape of the well has a shape similar to the alphabet “L”. Therefore, when a reagent or the like that acts on the liquid is disposed in the well, it is possible to further suppress the reagent from diffusing outside the well. Moreover, the outflow of the liquid in a well can be reduced more.
[適用例5]
適用例1ないし適用例4のいずれか一例において、
前記ウェルの内壁のうち、法線方向が前記基板の厚み方向と平行である前記ウェルの内壁に試薬が塗布されていてもよい。
[Application Example 5]
In any one of Application Examples 1 to 4,
Of the inner wall of the well, a reagent may be applied to the inner wall of the well whose normal direction is parallel to the thickness direction of the substrate.
本適用例のマイクロ流体チップによれば、ウェル内で試料に試薬を作用させることができる。また、本適用例のマイクロ流体チップは、試薬が配置される位置が、ウェルの内壁のうち、法線が基板の厚み方向と平行である内壁であるため、マイクロ流体チップを製造する際に試薬を配置しやすい。なお、内壁の法線とは内壁面に垂直な直線のことを指す。 According to the microfluidic chip of this application example, a reagent can act on a sample in a well. Further, in the microfluidic chip of this application example, since the position where the reagent is arranged is the inner wall of the well inner wall whose normal is parallel to the thickness direction of the substrate, the reagent is used when the microfluidic chip is manufactured. Easy to place. The normal of the inner wall refers to a straight line perpendicular to the inner wall.
[適用例6]
適用例1ないし適用例5のいずれか一例において、
前記容器装着機構に装着された容器をさらに備えることができる。
[Application Example 6]
In any one of Application Examples 1 to 5,
A container mounted on the container mounting mechanism may be further provided.
本適用例のマイクロ流体チップによれば、試料を収容する容器を備えている。そのため、容器中で試料を準備した後、ピペット等による分注操作を行うことなく、必要量に応じた試料をウェルに供給することができる。 According to the microfluidic chip of this application example, the container for storing the sample is provided. Therefore, after preparing a sample in a container, the sample according to a required quantity can be supplied to a well, without performing dispensing operation with a pipette etc.
[適用例7]
本発明にかかるマイクロ流体チップを用いた検体の測定方法の一態様は、
前記マイクロ流体チップは、
第1面および前記第1面に対向する第2面を有し、平面視において前記第1面および前記第2面を接続する貫通孔が形成された貫通孔領域および該貫通孔領域に隣り合うとともに前記第1面側に開口を有するウェルが形成されたウェル領域が設けられた基板と、
前記第1面側に敷設され、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を平面視において囲むように前記基板に固着された固着領域を有するカバーと、
容器を前記第2面側に装着するときに用いる機構であって、前記容器と前記貫通孔とを連通させる構造を有する容器装着機構と、を有し、
前記検体が収容された前記容器を前記マイクロ流体チップに装着する工程と、
前記容器および前記マイクロ流体チップに慣性力を印加して、前記検体を前記ウェルに充填する工程と、
少なくとも前記開口の周囲において、前記基板および前記カバーを固着する工程と、
前記ウェルに充填された前記検体の反応を行う工程と、
前記反応が行われた前記検体を観測する工程と、
を有する。
[Application Example 7]
One aspect of a specimen measurement method using the microfluidic chip according to the present invention is as follows.
The microfluidic chip is:
A through hole region having a first surface and a second surface opposite to the first surface and having a through hole connecting the first surface and the second surface in plan view and adjacent to the through hole region And a substrate provided with a well region in which a well having an opening is formed on the first surface side;
A cover laid on the first surface side and having a fixing region fixed to the substrate so as to surround the through-hole region and the well region in plan view;
A mechanism used when mounting the container on the second surface side, the container mounting mechanism having a structure for communicating the container and the through hole,
Attaching the container containing the specimen to the microfluidic chip;
Applying an inertial force to the container and the microfluidic chip to fill the well with the specimen;
Fixing the substrate and the cover at least around the opening;
Reacting the specimen filled in the well; and
Observing the specimen in which the reaction has been performed;
Have
本適用例の検体の測定方法によれば、例えば試料(検体)を収容した容器をマイクロ流体チップに装着させて容器と基板の貫通孔とを連通させることができるため、容器からマイクロ流体チップに試料を移す必要がなく、簡便に試料をマイクロ流体チップに収容することができる。また、容器とマイクロ流体チップに慣性力(例えば遠心力)を印加することによって、基板とカバーとの間の間隙を通じて容器に収容された試料をウェルに簡便に充填させることができる。さらに、少なくともウェルの開口の周囲において、前記基板および前記カバーを固着することによって、ウェルに充填された試料をウェルの外に流出することを防止することができる。したがって、短時間で確実に検体を分注することができ、検体の測定効率を向上することができる。 According to the sample measurement method of this application example, for example, a container containing a sample (sample) can be attached to the microfluidic chip so that the container and the through hole of the substrate can communicate with each other. There is no need to transfer the sample, and the sample can be easily accommodated in the microfluidic chip. Further, by applying an inertial force (for example, centrifugal force) to the container and the microfluidic chip, the sample accommodated in the container can be easily filled in the well through the gap between the substrate and the cover. Further, by fixing the substrate and the cover at least around the opening of the well, the sample filled in the well can be prevented from flowing out of the well. Therefore, the sample can be reliably dispensed in a short time, and the measurement efficiency of the sample can be improved.
以下に本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお以下の実施形態は、本発明の一例を説明するものである。そのため、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で実施される各種の変形例も含む。なお、下記の実施形態で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the following embodiment demonstrates an example of this invention. Therefore, this invention is not limited to the following embodiment, The various modifications implemented in the range which does not change a summary are also included. Note that not all the configurations described in the following embodiments are essential constituent requirements of the present invention.
1.マイクロ流体チップ
本実施形態のマイクロ流体チップ100は、基板10と、カバー20とを有する。
1. Microfluidic Chip The
1.1.基板
図1は、本実施形態のマイクロ流体チップ100の基板10を模式的に示す平面図である。図2は、本実施形態のマイクロ流体チップ100の基板10の断面の模式図である。図2は、図1のA−A線の断面に相当する。
1.1. Substrate FIG. 1 is a plan view schematically showing a
基板10は、マイクロ流体チップ100の基体となる板状の部材である。基板10は、図2に示すように、互いに表裏の関係を有する第1面11および第2面12を有する。基板10の形状は、板状であり、基板10の第1面11のウェル領域14の高さおよびウェル領域14を囲む基板の面の高さが、ウェル開口16の開口面の高さと一致すれば特に限定されない。基板10の厚み(第1面11および第2面12の間の距離)も特に限定されないが、取り扱いの容易さや、破損しにくさの点で、0.5mm以上5mm以下であることが好ましい。基板10の平面的な外形形状については、特に限定されず、矩形、円形などとすることができる。本実施形態では、基板10の平面的な形状が長方形である例を示す。
The
基板10の材質としては、特に限定されず、無機材料(例えば単結晶シリコン、パイレックス(登録商標)ガラス)、および有機材料(例えばポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂)を挙げることができ、これらの複合材料であってもよい。マイクロ流体チップ100を、PCR(Polymerase Chain Reaction:ポリメラーゼ連鎖反応)の反応容器(反応チップ)として使用する場合など、蛍光測定を伴う用途に使用する場合には、基板10は、自発蛍光の小さい材質で形成されることが望ましい。このような自発蛍光の小さい材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン等が挙げられる。なお、マイクロ流体チップ100をPCRに用いる場合、基板10はPCRにおける加熱に耐えられる材質であることが好ましい。
The material of the
さらに、基板10の材質には、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、アニリンブラック、若しくは、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、CoまたはCuの酸化物、Si、Ti、Ta、ZrまたはCrの炭化物などの黒色物質等を配合することができる。基板10の材質に、このような黒色物質が配合されることにより、樹脂等の有する自発蛍光をさらに抑制することができる。また、後述するウェル16等をマイクロ流体チップ100の外部から観察するような用途(例えば、リアルタイムPCRなど)にマイクロ流体チップ100を用いる場合には、必要に応じて、基板10の材質を透明なものとすることができる。またなお、マイクロ流体チップ100をPCRの反応チップとして使用する場合には、基板10の材質は、核酸やタンパク質の吸着が少なく、ポリメラーゼ等の酵素反応を阻害しない材質であることが好ましい。
Further, the
基板10が無機材料で形成される場合には、フォトリソグラフィー法を用いたドライエッチングなどを行って、成形、加工することができる。また、基板10が樹脂を主成分として形成される場合には、鋳型成形、射出成形またはホットエンボス加工などの方法によって、成形、加工することができる。
In the case where the
1.2.貫通孔領域およびウェル領域
図1に示すように、基板10には、平面視において、貫通孔領域13およびウェル領域14が設けられる。貫通孔領域13およびウェル領域14は、互いに隣り合って設けられる。貫通孔領域13およびウェル領域14は、隣接して設けられてもよい。また、貫通孔領域13およびウェル領域14は、複数設けられてもよい。貫通孔領域13およびウェル領域14は、平面視において、後述するカバー20の固着領域21の内側に設けられる。基板10における貫通孔領域13およびウェル領域14の設けられる位置は、基板10に遠心力等の慣性力が印加された際に、貫通孔領域13からウェル領域14に向かう方向に当該慣性力が作用することができる限り特に限定されない。貫通孔領域13およびウェル領域14の平面的な形状は、特に限定されず、矩形、円形等とすることができる。
1.2. Through-hole region and well region As shown in FIG. 1, the
1.3.カバー
図3は、本実施形態のマイクロ流体チップ100を模式的に示す平面図である。図4は、本実施形態のマイクロ流体チップ100の断面の模式図である。図4は、図3のB−B線の断面に相当する。
1.3. Cover FIG. 3 is a plan view schematically showing the
カバー20は、基板10の第1面11側に敷設される。本明細書では「敷設」との文言は、カバー20と基板10の第1面11とが、固着(固定)されている場合と固着されていない場合とを含む意味で用いている。カバー20は、フィルムまたはシート状の形状を有する。カバー20の厚みは、特に限定されないが、例えば、0.01mm以上5mm以下とすることができる。カバー20の平面的な外形形状は、基板10の平面的な外形形状と一致していてもいなくてもよい。図3の例では、カバー20の平面的な外形形状は、基板10の平面的な外形形状と一致している。カバー20は、静的な状態では基板10に接しているが、マイクロ流体チップ100に遠心力などの慣性力が印加された場合には、基板10とカバー20との間に間隙が形成される程度の可撓性ないしは弾性を有する。また、カバー20は、基板10に接した状態で、基板10に設けられるウェル16(後述する)の開口16aを塞ぎ、ウェル16を独立した空間(容器)とすることができる。カバー20は、基板10に押しつけられる場合などに、ウェル16の開口16a付近において撓みにくくウェル16の容積に大きな変化を生じない程度の弾性を有することが好ましい。このようなカバー20の弾性の程度は、カバー20の厚み、ウェル16の開口16aの大きさ、および基板10に当接される際の押圧などを考慮して、材質を選ぶことにより適宜設計されることができる。
The
カバー20の材質としては、遠心力等の慣性力によって撓むことができる程度の弾性を有するものが挙げられ、例えば、有機材料(ポリカーボネート、ポリプロピレン等の樹脂および各種のゴム)や、有機材料と無機材料の複合材料を挙げることができる。マイクロ流体チップ100を、PCRの反応チップとして使用する場合など、蛍光測定を伴う用途に使用する場合には、カバー20は、自発蛍光の小さい材質で形成されることが望ましい。このような自発蛍光の小さい材質としては、例えば、ポリカーボネート、ポリプロピレン等が挙げられる。マイクロ流体チップ100をPCRの反応チップとして使用する場合には、カバー20の材質は、核酸やタンパク質の吸着が少なく、ポリメラーゼ等の酵素反応を阻害しない材質であることが好ましい。またなお、マイクロ流体チップ100をPCRのチップとして用いる場合は、カバー20はPCRにおける加熱に耐えられる材質であることが好ましい。
Examples of the material of the
また、基板10の材質には、カーボンブラック、グラファイト、チタンブラック、アニリンブラック、若しくは、Ru、Mn、Ni、Cr、Fe、CoまたはCuの酸化物、Si、Ti、Ta、ZrまたはCrの炭化物などの黒色物質を配合することができる。カバー20の材質に、このような黒色物質が配合されることにより、樹脂等の有する自発蛍光をさらに抑制することができる。さらに、後述するウェル16をマイクロ流体チップ100の外部から観察するような用途にマイクロ流体チップ100を用いる場合には、必要に応じて、カバー20の材質を透明なものとすることができる。カバー20は、例えば、フィルム成形、シート成形、射出成形、プレス成形などの方法によって、成形、加工することができる。
The
カバー20は、一方の表面20aが基板10に向かうように敷設される。すなわち、表面20aが基板10の第1面11に面するように設けられる。カバー20の表面20aは、接着性を有してもよい。表面20aが接着性を有する場合には、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力が印加されるときに、表面20aと第1面11とが剥離できる程度の接着力とすることが好ましい。ただし、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力を印加し終えた後はこの限りではなく、表面20aと第1面11とが離れにくいように接着(固着)する程度の接着力を有してもよい。
The
カバー20の表面20aは、接着力を有さなくてもよい。このような場合には、第1面11に表面20aを固着させるために、接着剤を利用することや、熱融着を行うことができる。また、表面20aは、カバー20を基板10に対して加圧しない状態では接着力を発揮せずに、加圧により接着力を発揮する性質を有してもよい。このような表面20aとしては、多孔質となっているものを例示することができる。このような方法であれば、加圧させるだけなので、固着させる際に熱が発生することがなく、マイクロ流体チップ100の温度の上昇を抑制することができ、液体等に与える熱の影響を抑制することができる。このような表面20aを有するカバー20の具体例としては、商品名:LightCycler 480 Sealing Foil・型名:04 729 757 001・ロシュ・ダイアグノスティクス社製、商品名:ポリオレフィン マイクロプレートシーリングテープ・型名:9793・3M社製、商品名:アンプリフィケーションテープ96・型名:232702・Nunc社製などを例示することができる。
The
さらに、表面20aは、潜在的な接着力を有してもよい。すなわち、表面20aは、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力が印加される前までは接着力を有さず、慣性力が印加された後の所望の時点で、エネルギー線(例えば、紫外線、電子線など)を照射することによって接着力を発揮できるものであってもよい。
Furthermore, the
また、表面20aと基板10の第1面11とを固着させる方法としては、超音波溶着法を利用してもよい。例えば、固着させたい領域の形状に対応する形状の治具をカバー20の基板10に対して固着させたい部分に押しつけて超音波振動させ、カバー20と基板10とを溶着(固着)させてもよい。このようにすれば、基板10とカバー20とを超音波照射によって溶着(固着)させるため、例えば液体が、生化学的な試料である場合などにおいて、試料に対する加熱を抑えることができるため、試料に与えるダメージを少なくすることができる。また、例えば、ウェルに含まれる試薬の活性を低下させることも抑制できる。さらに、固着領域21を超音波溶着法によって形成した場合は、溶着による基板10とカバー20との接合力は比較的強いため、ウェル領域14からの液体の漏れをより確実に防止することができる。
Further, as a method for fixing the
カバー20は、基板10と固着された固着領域21を有する。固着領域21は、平面視において、基板10の貫通孔領域13およびウェル領域14を囲むように配置される。すなわち、平面的に見て、固着領域21の内側に、貫通孔領域13およびウェル領域14が配置される。固着領域21は、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力が印加されても、敷設されたカバー20と基板10とが剥離しにくい領域である。敷設されているカバー20の固着領域21以外の領域は、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力が印加されると、表面20aと第1面11とが剥離することができる。固着領域21では、カバー20の表面20aの性質に合わせて、例えば、カバー20と基板10とが溶着されてもよく、粘着剤、接着剤等で接着されてもよい。
The
固着領域21の機能の一つとしては、マイクロ流体チップ100に遠心力等の慣性力が印加されてカバー20と基板10との間に間隙が形成されるときに、当該間隙を内部に形成する袋(ポケット)状の構造を形成させることが挙げられる。これにより、基板10とカバー20との間で、貫通孔領域13およびウェル領域14を基板10の第1面11側で連通させるとともに、液体を両領域の間で流通させることができる。
As one of the functions of the fixing
既に述べたが、慣性力は、貫通孔領域13側からウェル領域14側へ向かうようにマイクロ流体チップ100に印加される。そのため、固着領域21は、少なくともウェル領域14を囲む位置では連続して設けられる。したがって、カバー20と基板10との間の間隙に液体が導入された際に、慣性力により、液体が固着領域21の外側に、ウェル領域14側から漏れ出さないようになっている。また、固着領域21は、平面視において、基板10の貫通孔領域13およびウェル領域14の両者を取り囲んで環状に連続していることができる。このようにすれば、カバー20と基板10との間の間隙に液体が導入された際に、液体が固着領域21の外側に漏れ出さないようにすることができる。なお、固着領域21は、貫通孔領域13側においては、連続していない部分を有することができる。このような部分を有する場合には、当該連続していない部分を、カバー20と基板10との間の間隙に内圧が生じた場合の通気孔として機能させることができる。さらに、固着領域21が平面視において、基板10の貫通孔領域13およびウェル領域14を取り囲んで環状に連続している場合には、カバー20に、貫通孔領域13側の適宜な位置に図示せぬ孔を設けることにより、当該孔を、カバー20と基板10との間の間隙に内圧が生じた場合の通気孔として機能させることができる。
As already described, the inertial force is applied to the
固着領域21の形成は、例えば、基板10の第1面11に、接着剤を固着領域21の形状に塗布して、カバー20を敷設することによって形成することができる。また、例えば、固着領域21は、カバー20の表面20aがカバー20を基板10に対して加圧しない状態では接着力を発揮せずに、加圧により接着力を発揮する性質を有する場合には、固着領域21の形状に対応する治具等を用意して、当該治具によって、カバー20を基板10に対して加圧力を印加して形成されることができる。また、例えば、固着領域21は、固着領域21の形状に対応する形状の治具を用いた超音波溶着によって形成することもできる。
The fixing
1.4.貫通孔
基板10の貫通孔領域13には、第1面11および第2面12を接続する貫通孔15が形成される。貫通孔15は、貫通孔領域13内に複数形成されてもよい。貫通孔15の平面的な形状は、円形、矩形等とすることができる。貫通孔15の平面的な形状が円形であると、例えば、汎用のチューブ(マイクロチューブ、PCRチューブなど)を、貫通孔15に連通するように装着しやすい。貫通孔15は、第1面11側および第2面12側の双方向に検体等の液体を流通させることができる。例えば、貫通孔15は、後述する容器200の内容物を第1面11側および第2面12側の双方向に流通させることができる。
1.4. Through hole A through
1.5.ウェル
基板10のウェル領域14には、基板10の第1面11側に開口16aを有するウェル16が形成される(図1ないし図4参照)。図5は、マイクロ流体チップ100のウェル16近傍の断面を拡大して示す模式図である。
1.5. In the
ウェル16は、ウェル領域14に複数形成されることができる。ウェル16は、基板10の第1面11側に開口16aを有した容器状の形状を有する。ウェル16は、内部に検体等の液体を保持することができる。また、ウェル16内において、検体等の液体の反応を行うことができる。例えば、ウェル16には、後述する容器200の内容物を導入して保持することができ、その反応容器としての機能を果たすことができる。
A plurality of
ウェル16の形状は、容器状であれば、特に限定されず、多様な形態を採ることができる。例えば、ウェル16の形状は、円柱、角柱、円錐台および角錐台、これらが傾いたような形状、並びにこれらを組み合わせた形状のいずれでもよい。本実施形態ではウェル16の形状として、図1ないし図5に示すような円柱状(平面視において円形であって、断面視において矩形である形状)の形状を有する場合について説明する。ウェル16が採りうる他の形状については、変形例の項でさらに説明する。
The shape of the well 16 is not particularly limited as long as it is a container shape, and can take various forms. For example, the shape of the well 16 may be any of a cylinder, a prism, a truncated cone and a truncated pyramid, a shape in which they are inclined, and a combination of these. In the present embodiment, a case will be described in which the
ウェル16内には、あらかじめ、反応または検査のための試薬30を配置しておくことができる。配置される試薬30の状態は、固体あるいは液体であることが好ましい。例えば、マイクロ流体チップ100をPCRのチップとして用いる場合には、試薬30としては、標的核酸を増幅するためのプライマー(核酸)、増幅産物量を測定するための蛍光試薬(例えばSYBR GREEN(商標))、および、必要な場合には他の核酸などを配置することができる。試薬30として、前記例示のもののような、乾燥等に対して安定性の高いものを用いる場合には、ウェル16内で乾燥されてもよく、図3に示すように、例えば、ウェル16の内壁面に塗布されて乾燥された状態で配置されてもよい。このように試薬30をウェル16の内壁面に塗布する方法としては、例えば、インクジェット方式の印刷に用いられる液体噴射ヘッド等により、試薬30を塗布する方法が挙げられる。
In the well 16, a
また、試薬30をウェル16内に配置する場合は、複数のウェル16に互いに同じ試薬30が配置されてもよいし、互いに異なる試薬30が配置されてもよい。ウェル16が複数形成されている場合、ウェル16毎にどのように試薬30を配置するかについては、所望の反応や検査の態様にしたがって任意に設計することができる。
When the
ウェル16内において試薬30が配置される位置は、特に限定されないが、開口16aから遠い位置であるほど、試薬30が、導入された液体とともにウェル16の外に流出する可能性が小さくなる点でより好ましい。
The position where the
ウェル16の開口16aは、カバー20によって塞がれることができる。これにより、ウェル16は、独立した密閉容器となることができる。このようにウェル16を独立して密閉することにより、他のウェル16の内容物との混合やコンタミネーションを抑制することができる。ウェル16は、カバー20がウェル16の開口16aの周囲に敷設されて固着されると、独立した密閉容器となることができる。
The opening 16 a of the well 16 can be blocked by the
1.6.容器装着機構
基板10は、第2面12側に容器200を接続するための容器装着機構17を有する。図6は、容器装着機構17に容器200を接続したマイクロ流体チップ100の一例の断面の模式図である。図7は、容器装着機構17に容器200を接続したマイクロ流体チップ100の他の例の断面の模式図である。
1.6. Container Mounting Mechanism The
容器200は、容器装着機構17によって、内容物が貫通孔15に移動可能なように設けられる。すなわち、容器200は、容器装着機構17によって、容器200の内部の空間と、貫通孔15の内側の空間とが連通するように設けられる。容器200としては、なんら限定されるものではないが、例えば、汎用のチューブ(マイクロチューブ、PCRチューブなど)を挙げることができる。なお容器200が、マイクロ流体チップ100に対して専用に用いられる態様のものである場合などには、マイクロ流体チップ100は、容器200を含めて、マイクロ流体チップ100と称してもよい。
The
容器装着機構17は、容器200の内容物が容器200および貫通孔15(基板10)の接続部分から外部に漏れ出さないように、容器200の内部の空間および貫通孔15の内側の空間を連通させる構造を有している。容器装着機構17は、例えば、基板10と容器200とを繋ぎ合わせる構造を有し、基板10に容器200を固定させることができる。容器装着機構17は、容器200の内部の空間および貫通孔15の内側の空間を連通させ、基板10に容器200を固定できる構造を有している限り、どのような構造を有していてもよい。例えば、容器装着機構17は、図6に示す例では、容器200を嵌着させるような構造(容器200がキャップとなりうる構造)を有している。この例では、貫通孔15の周囲の第2面12側に、円筒状の容器装着機構17が形成されており、容器装着機構17が、容器200の内面に嵌挿されて、容器200が固定されている。また、図示の例のように、容器装着機構17は、容器200を外れにくくするための突起17aなどの補助的な機能を有する構造を有してもよい。また、図7に示す例では、容器装着機構17は、容器200をねじ込むことができるスクリュー受け(雌ねじ)の形状を有している。この例では、容器200は、基板10の第2面12側から、貫通孔15内に形成された容器装着機構17に対してねじ込まれて(雄ねじとして)固定されている。その他、図示しないが、容器装着機構17は、容器200を基板10に押さえるような押さえバネ(弾性体)であってもよいし、容器200の一部を引っかけるフック(ツメ)のようなものであってもよい。
The
このように容器装着機構17は、使用する容器200の形状に従って、任意の構造を有することができる。そして、容器装着機構17により、容器200は、基板10の第2面12側に、内容物を貫通孔15に供給できるように固定される。
Thus, the
1.7.その他の構成
マイクロ流体チップ100の基板10は、溝18を有することができる。図8は、溝18が形成された基板10を有するマイクロ流体チップ100を模式的に示す平面図である。図9は、溝18が形成された基板10を有するマイクロ流体チップ100の断面の模式図である。図9は、図8のC−C線断面に対応する。
1.7. Other Configurations The
溝18は、基板10の第2面12側に設けられる。溝18の内壁は、第1面11と接続しない。したがって、基板10の溝18が形成された部分は、基板10の厚みが減少している。溝18は、平面視において、貫通孔領域13およびウェル領域14の間に、貫通孔領域13およびウェル領域14を分離する方向に延びる形状を有する。溝18の長手方向(延びる方向)の断面は、図示の例では、アルファベットの「V」の形状の断面形状を有している。溝18の長手方向の断面形状は、アルファベットの「U」の形状や、その他の形状であってもよい。図示の例では、1つの溝18が設けられているが、複数の溝18が設けられてもよい。さらに、図示しないが、複数の溝18が設けられる場合には、各溝18が長手方向を揃えて、長手方向に一列に(平面視においておよそ破線状に)整列していてもよいし、各溝18が長手方向を揃えて、長手方向と交差する方向に(平面視において例えば二重線状に)整列していてもよい。
The
溝18の機能の一つとしては、マイクロ流体チップ100を、貫通孔領域13およびウェル領域14の間で分離する場合に、これを容易化することが挙げられる。例えば、マイクロ流体チップ100を、貫通孔領域13およびウェル領域14の間で分離する場合に、はさみ等の切断工具でこれを行うとき、溝18が形成されていると切断が容易となる。また、溝18の機能の一つとしては、マイクロ流体チップ100を基板10の第2面12を外側にして折り曲げる際の案内となることが挙げられる。これにより、マイクロ流体チップ100を、基板10の第2面12を外側にして、貫通孔領域13およびウェル領域14の間で折り曲げることが容易になる。このような溝18の機能に基づく効果等については、マイクロ流体チップ100の使用方法を述べた後に再度述べる。
One function of the
1.8.マイクロ流体チップの使用方法
以上説明したマイクロ流体チップ100は、広範な用途に使用することができるが、以下、マイクロ流体チップ100をPCRのためのチップとして用いる場合を例として、その使用方法を説明する。
1.8. Method of Using Microfluidic Chip The
図10は、マイクロ流体チップ100に検体210を入れた容器200を接続した状態で、慣性力を印加した様子を模式的に示す図である。検体210の状態は、液体である。なお、図10は、マイクロ流体チップ100および容器200に慣性力が印加された状態を示しており、図6は、慣性力が印加されていない状態を示している。
FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a state in which an inertial force is applied in a state where the
以下の例では、カバー20の表面20aが、カバー20を基板10に対して加圧しない状態では接着力を発揮せずに、加圧により接着力を発揮する性質を有しているものとする。また、以下の例では、カバー20の固着領域21は、平面視において、基板10の貫通孔領域13およびウェル領域14の両者を取り囲んで環状に連続しているものとする。また、以下の例では、カバー20は、透明な材質で形成されているものとする。なお、この例では、ウェル16の形状は円柱形であって、底面の直径がおよそ1mm、深さがおよそ0.5mmであるものを例示する。さらに、この例では、基板10およびカバー20の平面的な外形形状は、長方形であって、長辺が約7.5cm短辺が約2.5cmであるものを例示する。
In the following example, it is assumed that the
まず、容器200内に、標的核酸を含む検体210を調製する。PCRの検体210としては、標的核酸、プライマーDNA、PCRマスターミックス(例えば、ポリメラーゼ、ヌクレオチド、およびMgCl等の補酵素を含む)を含む水溶液を例示することができる。検体210において、測定対象となる標的核酸としては、例えば、血液、尿、唾液、髄液等から抽出されたDNAまたはRNAから逆転写したcDNA等が挙げられる。検体210の量は、ウェル16の全体の容積に応じて適宜決定されるが、例えば複数のウェル16の総容積と同じかまたは前記総容積より多いことが好ましく、複数のウェル16により確実に検体210を充填できる点で、複数のウェル16の総容積より多いことがより好ましい。
First, the
次に、容器200を、マイクロ流体チップ100の容器装着機構17に装着する(図6参照)。この時点では、マイクロ流体チップ100のウェル16内には、検体210は導入されておらず、試薬30等が各ウェル16に配置されている。試薬30等としては、プライマーDNAや蛍光プローブDNAを例示することができる。
Next, the
次に、マイクロ流体チップ100および容器200に、貫通孔領域13側からウェル領域14側に向かう慣性力を作用させる。本実施形態では、慣性力は遠心機によって発生される。遠心機の回転軸Rは、マイクロ流体チップ100の貫通孔領域13から見て、ウェル領域14と反対側に配置される。遠心機を運転して、マイクロ流体チップ100および容器200に慣性力(遠心力)が発生すると、図10に示すように、容器200の中の検体210が、回転軸Rから遠ざかる方向、すなわちウェル領域14に向かう方向に加速度G(図中矢印)を受ける。そして加速度を受けている状態では、基板10とカバー20との間に間隙が生じ、検体210は、ウェル領域14に向かって該間隙内を移送される。なお、このときの間隙の大きさ(厚み)は、特に制限はないが、図10では、間隙の大きさが非常に小さい例を示している。そして、基板10のウェル領域14に形成されたウェル16の開口16aから、慣性力でウェル16内の空気と入れ替わることによって検体210がウェル16に導入される。ウェル16に導入された検体は、ウェル16内にあらかじめ配置された試薬30等と混合される。
Next, an inertial force from the through
なお、図10の例では、遠心機の回転軸Rに対して、垂直な方向に沿ってマイクロ流体チップ100の平面(例えば基板10の第1面11)が配置されて回転されている様子を示しているが、マイクロ流体チップ100の遠心機の回転軸Rに対する配置は、容器200の内部の検体210が、遠心力によって、容器200からウェル16へ向かうことができる範囲で任意である。このような配置は、容器200の形状や、基板10のウェル16の配置などによって、適宜に設定することができる。
In the example of FIG. 10, the state in which the plane of the microfluidic chip 100 (for example, the
次に、遠心機を停止し、慣性力の印加を止める。この状態では、検体210がウェル16内に充填されている。また、例えば、検体210の体積が、ウェル16の合計の容積よりも大きい場合などには、検体210は、ウェル16内、並びに、基板10およびカバー20の間の間隙に存在している。いずれの場合であっても、カバー20の外側から、ローラー、スキージ、ブレード等の治具によって、カバー20を基板10に押さえつけることによって、カバー20をマイクロ流体チップ100に密着させてウェル16を密閉することができ、ウェル16内に正確な容量の検体210を封入することができる。すなわち、検体210が基板10およびカバー20の間の間隙に存在していない状態では、カバー20を基板10に押さえつけることによって、ウェル16が密閉され、検体210が基板10およびカバー20の間の間隙に存在している状態では、余分の検体210を貫通孔領域13側に押し戻しつつ、ウェル16が密閉されることができる。これにより、基板10とカバー20とが接する面は、すべて接着されることができる。
Next, the centrifuge is stopped and the application of inertia force is stopped. In this state, the
図11は、ローラー300によって、マイクロ流体チップ100のウェル16を密閉する様子を模式的に示した図である。図11の例では、ローラー300によって、基板10およびカバー20の間の間隙に存在する過剰の検体210を貫通孔15から容器200に戻しつつ、ウェル16を密閉する様子を示している。
FIG. 11 is a diagram schematically showing how the well 16 of the
このようにして、マイクロ流体チップ100のウェル16内に、正確な容量の検体210を導入することができる。マイクロ流体チップ100に複数のウェル16が形成されている場合も同様であり、該複数のウェル16は、上記操作の結果、それぞれ独立した密閉空間となり、所望の量の検体210を精密に分注することができる。
In this way, an accurate volume of the
その後、必要に応じて、容器200をマイクロ流体チップ100から分離し、また、必要に応じて貫通孔領域13およびウェル領域14を分離して、サーマルサイクラーなどの温度制御装置に導入して、PCRの反応をウェル16内で行う。PCR反応の温度制御の一例としては、55℃、74℃、95℃の3段階の温度変化を数分の周期で繰り返す方法が挙げられる。このような温度サイクルにより、1サイクル当たり標的核酸を2倍に増幅することができる。さらに、ここではカバー20が透明な材質であるため、必要に応じて、カバー20の外側から、カバー20を介してウェル16の内部を観察できるため、標的核酸の定量(リアルタイムPCR)が可能であり、PCR反応の途中でも反応の進行状況等を確認することができる。また、マイクロ流体チップ100を用いて、SNPなどの遺伝子の変異やDNAのメチル化等、PCRの原理を用いた様々な核酸(DNA、RNA)の解析を行うことができる。
Thereafter, if necessary, the
1.9.変形例
1.9.1.ウェルの形状の変形
上記「1.5.ウェル」の項で、ウェル16は、種々の変形が可能である旨を記載した。以下に、ウェル16の変形実施形態であるウェル46について記載する。
1.9. Modification 1.9.1. Deformation of Well Shape In the above section “1.5. Well”, it was described that the well 16 can be variously deformed. Hereinafter, a well 46 that is a modified embodiment of the well 16 will be described.
図12は、変形例のウェル46を有する基板10の断面を拡大して示す模式図である。図13は、変形例のウェル46を有する基板10を拡大して模式的に示す平面図である。図14は、他の変形例のウェル46を有する基板10の断面を拡大して示す模式図である。図13のD−D線断面が、図12に相当する。なお、以下の変形例では、上述の実施形態で述べたと同様の構成については同じ符号を付して詳しい説明は省略する。以下の変形例で述べる構成において、上述の実施形態にと同じ符号で示された構成は、同様の作用機能を有する。
FIG. 12 is a schematic diagram showing an enlarged cross section of the
変形例のウェル46は、図12に示すように、第1ウェル部46bと、第2ウェル部46cと、を有する。
As shown in FIG. 12, the modified well 46 includes a
第1ウェル部46bは、基板10の厚み方向に延びる空洞である。第1ウェル部46bは、ウェル46の開口46aに接続している。第1ウェル部46bは、基板10の厚み方向に延びる限り任意の形状を有することができる。例えば、第1ウェル部46bは、図12に示す例では、基板10の厚み方向に沿って延びており、図14に示す例では、厚み方向に傾きを有する方向に延びている。第1ウェル部46bの深さ、すなわち、基板10の厚み方向における長さは、特に限定されず、基板10の厚み、および後述の第2ウェル部46cが形成できる程度であればよい。第1ウェル部46bは、図12および図13の例では、円柱状の形状を有し、図14の例では、円柱が傾いたような形状を有しているが、これに限定されず、角柱、円錐台および角錐台、これらが傾いたような形状、あるいはこれらの形状を組合せた形状とすることができる。
The
第2ウェル部46cは、第1ウェル部46bに連続し、基板10の第1面11と平行な方向に延びる空洞である。第2ウェル部46cの延びる方向は、基板10の貫通孔領域13側からウェル領域14側に向かう方向に沿っている。第2ウェル部46cが、第1ウェル部46bに接続する位置は、特に限定されず、第2ウェル部46cが、開口46aに接続しない限り任意である。第2ウェル部46cの大きさ、すなわち第2ウェル部46cの延びる長さについても特に限定されない。また、第2ウェル部46cの、基板10の第1面11に垂直な方向から見る平面視における輪郭についても特に限定されない。図12および図13の例では、第2ウェル部46cは、第1ウェル部46bの開口46aから最も遠い部分に接続され、平面視において長円形の輪郭を有する横穴となっている。すなわち、図12および図13の例では、ウェル46の断面形状において、アルファベットの「L」に類似した形状を有している。そして、図12および図13の例では、平面視において、ウェル46の輪郭内における開口46aの輪郭が、貫通孔領域13に近い側でウェル46の輪郭に接している。
The
また、第2ウェル部46cは、基板10の第1面11と平行な方向に延びる限り任意の形状を有することができる。図示しないが、例えば、第2ウェル部46cは、基板10の第1面11と平行な方向に対して傾きを有する方向に延びていてもよい。
Further, the
第1ウェル部46bおよび第2ウェル部46cを有するウェル46を、基板10に形成する方法としては、特に限定されないが、例えば、図12および図14に示すように、基板10を厚み方向に分ける基板10a、基板10b、および基板10cをそれぞれ、あらかじめ形成した後に、当該基板10a、基板10b、および基板10cを積層することによって行うことができる。すなわち、図12の例では、基板10aに第1ウェル部46bとなる形状を形成し、基板10bに第2ウェル部46cとなる形状を形成し、基板10cを準備して、これらを積層して固定することによって、ウェル46を有する基板10が作成されている。なお、この例においては、基板10cを省略して、基板10bに底面を有する第2ウェル46cを形成して、基板10aと基板10bを積層して基板10を作成することもできる。また、基板10aと基板10bを一体のものとしてウェル形状を形成し、これに基板10cを積層することによって形成することもできる。
A method for forming the well 46 having the
変形例のウェル46は、上述のような第1ウェル部46bおよび第2ウェル部46cを有するため、以下の特徴を有する。
The modified well 46 has the following characteristics because it includes the
上述のように、平面視におけるウェル46の輪郭の面積は、平面視における開口46aの輪郭の面積よりも大きい。そのため、ウェル46の形状は、開口46aにおいて狭窄されている。これにより、ウェル46内に液体が導入された場合に、当該液体が逆流しにくい。すなわち、ウェル46に導入された液体がウェル46から再び外へ向かって排出されにくい。また、ウェル46内に、液体に作用させる試薬等が配置されている場合には、当該試薬がウェル46の外部に拡散することを抑制できる。換言すると、このようなウェル46は、奥行き(開口46aからの経路長)が大きいため、独立性が高く、例えば、ウェル46内の液体の流出を抑制することができる。これにより、マイクロ流体チップ100を検査等に用いる場合などに、検査等の信頼性をより高めることができる。
As described above, the area of the outline of the well 46 in plan view is larger than the area of the outline of the
また、第1ウェル部46bから第2ウェル部46cが基板10の貫通孔領域13側からウェル領域14側に向かう方向に沿って延びているため、ウェル46の開口46aは、ウェル46の輪郭のうち基板10の貫通孔領域13に近い側に配置されている。そのため、マイクロ流体チップ100に遠心力等を加えた際に、液体をより効率的にウェル46の第2ウェル部46c内に導入することができる。さらに、ウェル46の開口46aと、ウェル46の開口46aから最も遠い位置との間の液体の経路が長く、ウェル46内に液体に作用させる試薬等が配置されている場合に、当該試薬がウェル46の外部に拡散することをさらに抑制できる。
In addition, since the
さらに、平面視において、ウェル46の輪郭内における開口46aの輪郭が、貫通孔領域13に近い側でウェル46の輪郭に接しているようにした場合には、ウェル46の開口46aが、貫通孔領域13に近い側の端に配置されることになる。これにより、マイクロ流体チップ100に遠心力等を加えた際に、液体をより効率的にウェル46内に導入することができる。
Furthermore, when the contour of the
1.9.2.試薬の配置の変形
上記「1.5.ウェル」の項で、ウェル16内には、あらかじめ、反応または検査のための試薬30を配置しておくことができると述べた。上記「1.9.1.ウェルの形状の変形」の項で述べたウェル46においても、同様に、ウェル46内に、あらかじめ、反応または検査のための試薬30を配置しておくことができる。
1.9.2. Modification of Reagent Arrangement In the above section “1.5. Well”, it has been stated that the
変形例のウェル46内に試薬30を配置する場合においても、試薬30の配置されるウェル46内における位置は、開口46aから遠い位置であるほど、試薬が導入された液体とともにウェル46の外に流出する可能性が小さくなる点で好ましい。すなわち、図12ないし図14に示すように、第2ウェル部46cの先端付近(第1ウェル部46bから遠い位置)に試薬30a、試薬30b等が配置されることにより、試薬が、ウェル46に導入された液体とともにウェル46の外に流出することを抑制することができる。
Even when the
また、図12ないし図14に示すようなウェル46を有する基板10は、上述のように、複数の基板を積層して形成されることができる。そのため、ウェル46内に試薬を配置するために、ウェル46の内壁面にインクジェット方式によって塗布する方法を採ることができる。すなわち、例えば、符号30bの位置に試薬を配置する場合には、基板10aに第1ウェル部46bとなる形状を形成し、基板10bに第2ウェル部46cとなる形状を形成し、基板10aおよび基板10bを積層して固定した後、基板10bの下側(基板10bのうち、基板10aが積層された面と対向する面の側)から、液体噴射ヘッド等により符号30bの位置に試薬を塗布し、最後に基板10cを積層することによって、ウェル46内に試薬30bを配置させることができる。あるいは、例えば、符号30aの位置に試薬を配置する場合には、基板10cを形成し、基板10bに第2ウェル部46cとなる形状を形成し、基板10cおよび基板10bを積層して固定した後(基板10cおよび基板10bは一体的であってもよい)、基板10bの上側(基板10bのうち、基板10cが積層された面と対向する面の側)から、液体噴射ヘッド等により、符号30aの位置に試薬を塗布する。そして、基板10aに第1ウェル部46bとなる形状を形成し、最後に基板10aを基板10bに積層することによってウェル46内に試薬30aを配置させることとしてもよい。これらの場合、試薬を塗布することができるウェル46の内壁としては、法線が基板10の厚みの方向と平行である内壁となる。このようにすればマイクロ流体チップ100を製造する際に、容易にウェル46内に試薬を配置することができる。
Further, the
なお、図12ないし図14では、試薬の配置される位置の例示のために、試薬30aおよび試薬30bの両者が配置された様子が描かれているが、試薬はいずれか一方の位置に配置されてもよい。
In FIGS. 12 to 14, the
さらに、図12および図13の例において、試薬30bを配置する場合には、試薬30bが配置される位置は、外部への試薬30bの流出を抑制できる点で、平面的に見てウェル46の開口46aから離間しているほど好ましい。さらには、第1ウェル部46bの深さ、および、平面視における第1ウェル部46bと試薬30bとの間の距離、の和が、ウェル46の開口46aの直径よりも大きいことがより好ましい。このような配置を採ると、外部への試薬30bの流出をさらに抑制することができる。
Furthermore, in the example of FIGS. 12 and 13, when the
1.9.3.マイクロ流体チップの使用方法の変形
図15は、マイクロ流体チップ100の使用方法の変形例を模式的に示す図である。マイクロ流体チップ100は、基板10およびカバー20の材質を適宜に選択すれば、基板10の貫通孔領域13とウェル領域14の間で、折り曲げることができる。このように折り曲げることは、「1.7.その他の構成」の項で、基板10が溝18を有する場合には、溝18に沿って第2面12を外側にして折り曲げることが容易となる旨を述べた。
1.9.3. FIG. 15 is a diagram schematically showing a modified example of the usage method of the
図15は、基板10が溝18を有する例であって、マイクロ流体チップ100が、基板10の貫通孔領域13とウェル領域14の間で、第2面12を外側にして折り曲げられている。このようにマイクロ流体チップ100が折り曲げられると、マイクロ流体チップの使用方法における、慣性力を印加する工程において、以下のような新たな効果を奏することができる。
FIG. 15 is an example in which the
上記実施形態(図10)では、マイクロ流体チップ100および容器200に、貫通孔領域13側からウェル領域14側に向かう慣性力を作用させる場合、遠心力によって生じる加速度Gの方向(図10中、矢印Gで表示)に対して、容器200およびウェル16はいずれも直角に傾いていた。この場合、カバー20の弾性や印加される遠心力を調節することにより問題なく本発明の作用効果を奏することができるが、マイクロ流体チップ100が折り曲げられる場合には、より確実にウェル16に検体210を導入することができる。
In the above embodiment (FIG. 10), when an inertial force from the through
図15に示すように、マイクロ流体チップ100が折り曲げられて、遠心機に設置されると、遠心力によって生じる加速度Gの方向(図15中、矢印Gで表示)に対して、容器200およびウェル16がそれぞれ互いに異なる向きに傾くように配置されることができる。この例では、容器200の口は、加速度Gの方向に沿う方向に向かって傾き、ウェル16の開口16aは、加速度の方向に逆らう方向に向かって傾いている。そのため、遠心力が印加されている間において、容器200は内容物(検体210)を排出しやすく(注ぎ出し易く)、ウェル16は、内容物(検体210および試薬30)を排出しにくい(受け止めやすい)。これにより、液体(検体210)をさらに効率的にウェル16内に導入することができる。
As shown in FIG. 15, when the
マイクロ流体チップ100が折り曲げられる角度は、上記の効果が得られる範囲であれば特に限定されない。また、折り曲げられたマイクロ流体チップ100に対して遠心力を印加しうる遠心機についても特に限定されない。なお、図15には、このような変形実施が可能な遠心機のローター400の一例の一部分が示されている。
The angle at which the
1.10.作用効果等
本実施形態のマイクロ流体チップ100は、少なくとも以下の作用効果を有する。本実施形態のマイクロ流体チップ100によれば、少量の液体を精度よく分注することができ、例えば、ピペットを用いて人手によって液体を分注する場合に困難である微小量の液体の分注が可能である。すなわち、本実施形態のマイクロ流体チップ100によれば、液体を設計量に極めて近い量で、ウェル内に導入することを容易に行うことができる。また、本実施形態のマイクロ流体チップ100によれば、ウェルに連通する流路が形成されていないため、ウェルを高密度に配置できるとともに、使用する液体の量を極めて少量に抑えることができる。したがって、本実施形態のマイクロ流体チップ100を用いて検査、反応等を行う場合の効率と信頼性を高めることができる。さらに、本実施形態のマイクロ流体チップ100は、分注作業の工数やコストを大幅に削減することができる。加えて、本実施形態のマイクロ流体チップ100によれば、分注工程を大幅に削減することができ、例えば自動分注装置のような高価な設備を用いる必要がないため、低コストにて液体を分注することができる。
1.10. Operational Effects, etc. The
本実施形態では、一部で、マイクロ流体チップ100がPCRに用いられる場合を例示して説明したが、本実施形態のマイクロ流体チップ100の用途は、限定されず、例えば、ウイルス、細菌、タンパク質、低分子〜高分子化合物、細胞、粒子、コロイド、例えば花粉等のアレルギー物質、毒物、有害物質、環境汚染物質の検査などにも使用することができる。また、本実施形態では、マイクロ流体チップ100のウェルに試薬30が配置される場合について説明したが、検査内容によっては、ウェルには試薬30が配置されなくてもよい。
In the present embodiment, a part of the case where the
2.検体の測定方法
上述したマイクロ流体チップ100およびその使用方法を用いた検体210の測定方法について述べる。本実施形態にかかる検体210の測定方法の一例としては、検体210が収容された容器200をマイクロ流体チップ100に装着する工程と、容器200およびマイクロ流体チップ100に慣性力を印加して、検体210をウェルに充填する工程と、少なくともウェルの開口の周囲において、基板10およびカバー20を固着する工程と、ウェル内で、検体210の反応を行う工程と、検体210をウェル内に存在する状態で観測する工程と、を有するものを挙げることができる。
2. Sample Measuring Method A method for measuring the
検体210が収容された容器200をマイクロ流体チップ100に装着する工程は、例えば既述のとおり、容器200に検体210を、マイクロピペット等により注入し、マイクロ流体チップ100の容器装着機構17によって、容器200を装着して行うことができる。
For example, as described above, the step of attaching the
容器200およびマイクロ流体チップ100に慣性力を印加して、検体210をウェルに充填する工程は、例えば既述のとおり、遠心機により慣性力(遠心力)を印加して行うことができる。この工程は、マイクロ流体チップ100を折り曲げて行ってもよい。
The step of applying the inertial force to the
少なくともウェル16の開口16aの周囲において、基板10およびカバー20を固着する工程は、例えば既述のとおり、カバー20の表面20aを圧力によって接着力を発揮する態様として、ローラー300によってカバー20を基板10に押しつけることによって行うことができる。
The step of fixing the
ウェル16内で、検体210の反応を行う工程は、上記工程の後に、例えば既述のとおり、マイクロ流体チップ100をサーマルサイクラーに導入することによって行うことができる。
The step of reacting the
検体210をウェル16内に存在する状態で観測する工程は、例えば既述のとおり、マイクロ流体チップ100の基板10およびカバー20の少なくとも一方を透明な材質として、外部からウェル16内を観測して行うことができる。また変形例のように、基板10を複数の基板の積層により形成する場合、基板10cのみを透明な材質として観測を行うことができる。
For example, as described above, the step of observing the
以上のような検体の測定方法によれば、ウェルに所定量の検体210を高い精度で簡便に充填することができる。また、検体210への異物の混入を防止して、低コストで精度良くかつ確実に検体210を分注することができ、検体210の測定精度を向上することができる。
According to the sample measuring method as described above, a predetermined amount of the
以上に述べた実施形態および各変形実施形態は、任意の複数の形態を適宜組み合わせることが可能である。これにより、組み合わされた実施形態は、それぞれの実施形態が有する効果または相乗的な効果を奏することができる。 The embodiments described above and the modified embodiments can be arbitrarily combined with a plurality of forms. Thereby, combined embodiment can have an effect which each embodiment has, or a synergistic effect.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
10,10a,10b,10c…基板、11…第1面、12…第2面、13…貫通孔領域、14…ウェル領域、15…貫通孔、16…ウェル、16a…開口、17…容器装着機構、17a…突起、18…溝、20…カバー、20a…表面、21…固着領域、30,30a,30b…試薬、46…ウェル、46a…開口、46b…第1ウェル部、46c…第2ウェル部、100…マイクロ流体チップ、200…容器、210…検体、300…ローラー、400…ローター、R…回転軸、G…加速度
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記第1面側に敷設され、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を平面視において囲むように前記基板に固着された固着領域を有するカバーと、
容器を前記第2面側に装着するときに用いる機構であって、前記容器と前記貫通孔とを連通させる構造を有する容器装着機構と、
を有する、マイクロ流体チップ。 A first surface and a second surface opposite to the first surface, and in a plan view, a through hole region in which a through hole connecting the first surface and the second surface is formed, and adjacent to the through hole region And a substrate provided with a well region in which a well having an opening on the first surface side is formed,
A cover laid on the first surface side and having a fixing region fixed to the substrate so as to surround the through-hole region and the well region in plan view;
A mechanism used when mounting a container on the second surface side, the container mounting mechanism having a structure for communicating the container and the through hole;
A microfluidic chip.
前記基板は、前記第2面側に、平面視において前記貫通孔領域および前記ウェル領域の間に、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を分離する方向に延びる溝を有する、マイクロ流体チップ。 In claim 1,
The microfluidic chip, wherein the substrate has a groove extending in a direction separating the through hole region and the well region between the through hole region and the well region in a plan view on the second surface side.
平面視における前記ウェルの輪郭の面積は、平面視における前記開口の輪郭の面積よりも大きく、
平面視において、前記開口の輪郭は、前記ウェルの輪郭のうち前記貫通孔領域に近い側で前記ウェルの輪郭に接している、マイクロ流体チップ。 In claim 1 or claim 2,
The area of the outline of the well in plan view is larger than the area of the outline of the opening in plan view,
In plan view, the outline of the opening is in contact with the outline of the well on the side close to the through-hole region in the outline of the well.
前記ウェルは、前記基板の厚み方向に延びる第1ウェル部と、前記第1ウェル部に連続し、前記第1面と平行な方向に延びる第2ウェル部と、を有する、マイクロ流体チップ。 In claim 3,
The microfluidic chip, wherein the well includes a first well portion extending in a thickness direction of the substrate and a second well portion extending in a direction parallel to the first surface and continuing from the first well portion.
前記ウェルの内壁のうち、法線が前記基板の厚み方向と平行である前記ウェルの内壁に試薬が塗布されている、マイクロ流体チップ。 In any one of Claims 1 thru | or 4,
A microfluidic chip in which a reagent is applied to the inner wall of the well whose normal line is parallel to the thickness direction of the substrate among the inner walls of the well.
前記容器装着機構に装着された容器をさらに備えた、マイクロ流体チップ。 In any one of Claims 1 thru | or 5,
A microfluidic chip further comprising a container mounted on the container mounting mechanism.
前記マイクロ流体チップは、
第1面および前記第1面に対向する第2面を有し、平面視において、前記第1面および前記第2面を接続する貫通孔が形成された貫通孔領域および該貫通孔領域に隣り合うとともに前記第1面側に開口を有するウェルが形成されたウェル領域が設けられた基板と、
前記第1面側に敷設され、前記貫通孔領域および前記ウェル領域を平面視において囲むように前記基板に固着された固着領域を有するカバーと、
容器を前記第2面側に装着するときに用いる機構であって、前記容器と前記貫通孔とを連通させる構造を有する容器装着機構と、を有し、
前記検体が収容された前記容器を前記マイクロ流体チップに装着する工程と、
前記容器および前記マイクロ流体チップに慣性力を印加して、前記検体を前記ウェルに充填する工程と、
少なくとも前記開口の周囲において、前記基板および前記カバーを固着する工程と、
前記ウェルに充填された前記検体の反応を行う工程と、
前記反応が行われた前記検体を観測する工程と、
を有する、検体の測定方法。 A method for measuring a specimen using a microfluidic chip,
The microfluidic chip is:
A first surface and a second surface opposite to the first surface, and in a plan view, a through hole region in which a through hole connecting the first surface and the second surface is formed, and adjacent to the through hole region And a substrate provided with a well region in which a well having an opening on the first surface side is formed,
A cover laid on the first surface side and having a fixing region fixed to the substrate so as to surround the through-hole region and the well region in plan view;
A mechanism used when mounting the container on the second surface side, the container mounting mechanism having a structure for communicating the container and the through hole,
Attaching the container containing the specimen to the microfluidic chip;
Applying an inertial force to the container and the microfluidic chip to fill the well with the specimen;
Fixing the substrate and the cover at least around the opening;
Reacting the specimen filled in the well; and
Observing the specimen in which the reaction has been performed;
A method for measuring a specimen.
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JP2014163773A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Hitachi High-Technologies Corp | Nucleic acid analysis cartridge, method for manufacturing the same, and nucleic acid analyzer |
US9481351B2 (en) | 2012-07-02 | 2016-11-01 | Ford Global Technologies, Llc | Hybrid vehicle and associated engine start and stop control method |
WO2024116740A1 (en) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | デクセリアルズ株式会社 | Sheet-like structure and method for using same |
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US9481351B2 (en) | 2012-07-02 | 2016-11-01 | Ford Global Technologies, Llc | Hybrid vehicle and associated engine start and stop control method |
JP2014163773A (en) * | 2013-02-25 | 2014-09-08 | Hitachi High-Technologies Corp | Nucleic acid analysis cartridge, method for manufacturing the same, and nucleic acid analyzer |
WO2024116740A1 (en) * | 2022-11-28 | 2024-06-06 | デクセリアルズ株式会社 | Sheet-like structure and method for using same |
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